Warum hat die Rubisco eine Oxygenase-Funktion?
Wäre es nicht besser würde sie nur eine Affinität zu CO2 aufzeigen?
1 Antwort
das ist unbekannt. Vermutlich hatte sie die Oxygenasefunktion schon, als es noch keine Sauerstoffatmosphäre auf der Erde gab. So dass es nicht weiter störend war. Bzw. die Akzeptanz des Enzyms für ein alternatives Substrat (O2 statt CO2) keiner natürlichen Selektion unterlag. Da es das alternative Substrat noch nicht gab.
Das sollte sich mit Anreicherung der Atmosphäre mit dem Nebenprodukt Sauerstoff aus der Photosynthesetätigkeit jedoch ändern und wurde immer mehr zu einer Belastung. Da heute ca. 20-50% der Rubisco-Reaktionen (temperaturabhängig) mancher Pflanzen Oxygenasereaktionen sind. So dass sich die Photosynthese durch diese ungenaue Substratunterscheidung zwischen CO2 und O2 fast selbst ein Bein gestellt hätte. Eine Art beinahe Supergau. Weil es uns bei einer etwas höheren Affinität für O2 statt für CO2 heute nicht gäbe und alle anderen uns vertrauten Nahrungsnetze auch nicht.
Pflanzen betreiben einen nicht unerheblichen Aufwand, die bei der Oxygenasefunktion entstandenen Produkte der "Lichtatmung" (Photorespiration) wieder in den Stoffwechsel zu reintegrieren, da diese Reaktionsprodukte für sie überhaupt keinen Sinn machen und sie daran hindern, Biomasse aufzubauen.
Dass die Oxygenasefunktion in der Zeit seit der Erfindung der oxygenen Photosynthese, vor vielleicht 2,5-3 Milliarden Jahren, in der daraufhin die Meere und schließlich die Atmosphäre in größerem Umfang mit Sauerstoff angereichert wurden, sagen wir in den letzten 1,5 Milliarden Jahren nicht "wegoptimiert" wurde, zeigt, dass ihre Wegnahme einen kritischen Punkt des Enzyms beträfe und auch die erwünschte Carboxylasefunktion beeinflussen würde. Und da darf man ja nicht ran, weil die Pflanze dann keinen Kohlenstoff mehr assimilieren würde.
Das zeigt schon, wie die Pflanzen mit der unliebsamen Enzymfunktion jonglieren, sie in Kauf nehmen müssen, ihre negativen Effekte wieder gutmachen, da sie auf die andere Carboxylasefunktion des Enzyms unter keinen Umständen verzichten können. Ein absolutes Kunststück, zu unser aller Wohl.