Фотосинтез — это понятие, которое всем знакомо со школьных лет, но как явление природы оно до сих пор не даёт покоя учёным.

Фотосинтез — это понятие, которое всем знакомо со школьных лет, но как явление природы оно до сих пор не даёт покоя учёным…

Борис Николаевич Иванов. Фото Андрея Афанасьева.

Слово доктору биологических наук Борису Николаевичу ИВАНОВУ, главному научному сотруднику Института фундаментальных проблем биологии РАН. Беседу ведёт Наталия Лескова.

…Дело в том, что может быть разный взгляд на фотосинтез. Для агрономов процесс фотосинтеза важен, потому что им важен урожай, а значит, нужно обеспечить лучшие условия для фотосинтеза растений с помощью снабжения их водой, удобрениями, а также путём агротехнических приёмов, например улучшения структуры посевов. Поскольку кислород, которым мы дышим, это продукт фотосинтеза, его образование в этом процессе активно изучается, но уже в рамках исследований механизма фотосинтеза.

Кроме того, что растения служат источником кислорода, ещё они обеспечивают нас пищей. Когда я студентам читаю лекции, задаю вопрос: вот маленькое зёрнышко, из которого потом вырастает большое дерево. За счёт чего? За счёт фотосинтеза. То есть фотосинтез — это процесс, который создаёт биомассу, и она становится пищей для животных и человека. Фотосинтез — многостадийный процесс запасания энергии света в энергию органических соединений, состоящий из многих этапов. Механизмы этих этапов изучают биологи, химики, физики — тут большой простор для исследований и исследователей.

— Борис Николаевич, можно ли сказать, что жизнь во всём её разнообразии возникла именно благодаря фотосинтезу?

— Как мы знаем, кислород на нашей планете начал появляться миллиарды лет назад, когда микроорганизмы, которые сейчас называются цианобактериями, освоили разложение воды. Сначала среда вблизи поверхности Земли была восстановительной, с минимальным содержанием молекулярного кислорода. Кислород возникал в очень низких количествах из локализованных абиотических источников, например, вследствие фотолиза воды ультрафиолетом или при разрядах молний. Фотосинтез как источник электронов, необходимых для важнейших биосинтетических реакций, развился в зелёных и пурпурных серных бактериях. Эти бактерии, в отсутствие органических соединений, способных быть окисленными, использовали неорганические доноры электронов, например, серу или сероводород и даже металлы. В ходе эволюции организмы осваивали новые источники электронов и, наконец, научились окислять воду. Кислород — это побочный продукт, который образуется в определённых молекулярных структурах фотосинтезирующих организмов, когда из воды извлекается электрон.

— Значит, для процесса фотосинтеза кислород — это некий мусорный продукт?

— Получается, что так. Оксигенный фотосинтез, то есть процесс, сопровождаемый выделением кислорода, возник около 2,7 миллиарда лет назад. Количество кислорода стало постепенно увеличиваться по сравнению с тем, который образовывался абиогенным путём. Увеличение содержания кислорода до современных значений произошло в промежутке 1—0,5 миллиарда лет назад, и современный уровень содержания кислорода в атмосфере — примерно 20% по объёму — создан именно оксигенными фотосинтезирующими организмами. Изменение состава атмосферы, которое началось 2,5 миллиарда лет назад, называют Великой экологической революцией или Великой кислородной революцией, хотя часто встречается название Великая кислородная катастрофа.

— Почему же это катастрофа?

— Потому что была уничтожена большая часть древних анаэробных организмов, которые прекрасно себя чувствовали в бескислородной среде. Но это были простейшие одноклеточные организмы. Ничего другого там вырасти не могло. Эти организмы погибали, потому что кислород, вообще говоря, яд, и молекула O2, будучи высокореактивной окисляющей молекулой, могла быть токсична для жизни, развившейся в восстановительной среде. Но не только потому, что кислород сам способен окислять живые молекулы, но и потому, что с его появлением в организмах стали возникать активные формы кислорода, способные делать это ещё лучше, и защита от них с помощью специальных механизмов позволила жизни продолжать развиваться в окислительной среде...

№11, 2026