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Das Leben

Hintergrundinformation

Die Fotosynthese
Die wichtigste Reaktion der Welt

Die Fotosynthese ist die Reaktion, die nicht nur vollständig die Energieversorgung des höheren Lebens auf der Erde sicherstellt (ohne sie wäre das Leben auf einfache Einzeller, die von geochemischer Energie leben, beschränkt geblieben, >> mehr), sondern auch die fossilen Brennstoffe entstehen lassen hat, deren Nutzung der Beginn der modernen Industriegesellschaft waren (>> mehr), und die die Erde zu dem blau-grünen Planeten gemacht hat, den wir heute kennen (>> mehr). 

Chloroplasten - die Orte der Fotosynthese in Eukaryoten

Chloroplasten im Blatt eines Laubmooses: In Algen und Pflanzen
 findet die Fotosynthese in Chloroplasten genannten Organellen statt
(siehe auch Glossar), die auf eingewanderte Cyanobakterien zurückgehen
(>> mehr)). Foto: Kristian Peters, aus wikipedia, Artikel “Photosynthese”
(abgerufen 27.1.2011). Lizenz:  >> GNU FDL 1.2..

Um die Fotosynthese (50) zu verstehen, wollen wir uns im Folgenden kurz einen Überblick über ihren Ablauf verschaffen; und dann die einzelnen Schritte Punkt für Punkt betrachten. Die Fotosynthese besteht aus einer Reihe von >> Redoxreaktionen, der dabei entstehende Elektronenfluss liefert Energie, mit dem Organismen ihre universelle Energiewährung >> ATP herzustellen und ein positiv geladenes Molekül namens NADP zu reduzieren. Das dabei entstehende NAPDH wird genutzt, um aus anorganischem Kohlendioxid den organischen, energiereichen Zucker Glucose herzustellen, der der Ausgangspunkt für alle weiteren biochemischen Reaktionen in der Zelle ist. Die Elektronen für diesen Vorgang stammen aus Wasser, das bei der Photosynthese oxidiert wird, als Abfallprodukt wird hierbei Sauerstoff freigesetzt. Die Fotosynthese liefert also sowohl Energie (in Form von ATP) als auch Glucose, das zentrale organische Molekül des Stoffwechsels; und sie produziert Sauerstoff. Soweit zum Überblick, kommen wir nun zu den Details:

für den Transport von Protonen durch eine Membran, wodurch eine Spannungsdifferenz und ein Konzentrationsunterschied entstehen, und die beim Ausgleich dieses Unterschiedes freiwerdende Energie

Was ist eine Redoxreaktion?

Redoxreaktion steht für Reduktions-Oxidations-Reaktion: Das Wort Oxidation bezeichnet historisch die >> Reaktion einer Substanz mit Sauerstoff; Reduktion das Gegenteil, den Entzug von Sauerstoff. Heute werden beide Begriffe allgemeiner verwendet: von einer der Reduktion spricht man, wenn ein Reaktionspartner ein oder mehrere Elektronen aufnimmt (diesen Zusammenhang kann man sich so merken: da jedes Elektron eine negative Ladung trägt (-1 geschrieben, mehr >> hier), reduziert sich dadurch die Ladung des Moleküls, das ein Elektron aufnimmt). Da bei chemischen Reaktionen die aufgenommenen Elektronen irgendwo herkommen müssen, ist eine Reduktion immer mit einer Oxidation verbunden, der Abgabe von Elektronen (Sauerstoff nimmt sehr leicht Elektronen auf und führt daher zu einer Oxidation, was die historische Bezeichnung erklärt. Sauerstoff ist daher ein starkes Oxidationsmittel).

Eine Redoxreaktion besteht also immer aus zwei Teilreaktionen, eine Reduktion ist mit einer Oxidation gekoppelt:

Reduktion: Molekül A (neutral) + zwei Elektronen (zweimal -1) -> Molekül A (Ladung -2) (51)

Oxidation: Molekül B (neutral) -> Molekül B (Ladung +2) + zwei Elektronen (Ladung zweimal -1)

Da sich das negativ geladene Molekül A und das positiv geladene Molekül B anziehen, werden sie zu dem neuen Molekül AB reagieren:

Redoxreaktion: Molekül A + Molekül B -> Molekül AB

Was man in der Formel nicht sieht: die Elektronen sind von Molekül B zu Molekül A geflossen (werden aber nicht frei, weshalb sie in der Formel nicht mehr auftauchen). Die Anziehungskraft eines Moleküls für Elektronen kann in Form seines „Redoxpotenzials“ gemessen werden: Oxidationsmittel wie Sauerstoff, also Substanzen mit starker Anziehungskraft auf Elektronen, haben ein positives Redoxpotenzial; je höher das Redoxpotenzial ist, desto stärker ist auch die Anziehungskraft auf Elektronen. Der bei Redoxreaktion ausgelöste Fluss der Elektronen liefert – ganz ähnlich wie beim Fluss >> elektrischen Stroms – Energie, mit der andere chemische Reaktionen angetrieben werden können.

Die Redoxreaktionen der Fotosynthese

Die Besonderheit bei der Fotosynthese sind zwei “Photosysteme”, die unter dem Einfluss von Licht ihr Redoxpotenzial ändern können. Außerdem können alle Organismen - Cyanobakterien, Algen, Pflanzen -, die bei der Fotosynthese Sauerstoff erzeugen (50), etwas, was wir Menschen technisch auch gerne könnten: sie können nämlich mit Hilfe von Sonnenlicht Wasser oxidieren und Wasserstoff erzeugen. Dies geschieht am Photosystem II (das aus historischen Gründen so heißt, denn es wurde als zweites entdeckt - tatsächlich beginnt die Fotosynthese hier). Dieses ist ein starkes Oxidationsmittel - so stark, dass es das chemisch sehr stabile Wasser aufbrechen kann (dabei hilft ein zum Photosystem II gehörendes Enzym, der “sauerstoffproduzierende Komplex”) und Elektronen aus dem dabei entstehenden Wasserstoff freisetzen. Diesen werden an einen “Elektronenakzeptor” am Photosystem II gebunden. Fällt Licht auf diesen Elektronenakzeptor, ändert sich dessen Redoxpotenzial (siehe Abbildung): das Photosystem II verliert an Anziehungskraft für Elektronen, so dass diese wieder freigesetzt werden (anders ausgedrückt - das Licht liefert die Energie, die für die Freisetzung der Elektronen benötigt wird).

Redoxreaktionen der Fotosynthese (Z-Schema)

Die Lichtreaktion (Schritte 1 bis 4) der Fotosynthese (vereinfacht): Der Elektronenakzeptor des Photosystems II ist als starkes Oxidationsmittel mit Unterstützung des “sauerstoffproduzierenden Komplexes” in der Lage, Elektronen aus Wasser aufzunehmen. Durch Licht angeregt, werden die Elektronen wieder abgegeben und werden über eine Reihe chemischer Reaktionen zum Photosystem I transportiert, wo sie durch Lichteinfall wiederum angeregt werden und über eine Reihe weiterer Reaktionen schließlich auf NADP+ übergehen, wobei NADPH entsteht, dass die Dunkelreaktion, bei der Zucker entsteht, antreibt. Wegen des Zickzackförmigen Verlaufs des Redoxpotenzials wird diese Form der Darstellung, die auf den britischen Biochemiker Robin Hill zurückgeht, auch “Z-Schema” genannt. Eigene Abbildung.

Über eine Reihe weiterer Redoxreaktionen (hier nicht im Einzelnen dargestellt) fließen die vom Photosystem II freigesetzten Elektronen zum Photosystem I (gelegentlich - siehe die gestrichelte blaue Linie - auch zurück zum Photosystem II; bei diesem Weg wird ATP erzeugt). Wichtig auf dem Weg zum Photosystem I ist vor allem, dass die Energie aus dem Elektronenfluss dazu genutzt wird, Protonen (also positiv geladene Wasserstoffmoleküle) durch eine Membran zu pumpen - der graue Kreis soll diese “Pumpe” darstellen. Auch das Photosystem I ändert sein Redoxpotenzial unter Lichteinwirkung, es wird dann ein starkes Reduktionsmittel. Es reduziert (wieder über eine Reihe hier nicht dargestellter Reaktionen) schließlich positiv geladene Moleküle namens NADP (Ladung +1) zu NADPH. Da alle diese Reaktionen von der Änderung des Redoxpotenzials der Photosysteme durch Licht abhängig sind, nennt man sie auch die Lichtreaktion. Deren chemische Formel lautet also in der Summe:

 2 H2O + 2 NADP+ -> 2 H+ + 4e- + O2 + 2 NADPH

Dieses NADPH ist selber ein (wenn auch weniger starkes, siehe Abbildung oben) Reduktionsmittel und reduziert Kohlendioxid zu dem organischen Kohlenhydraten. Diese Reaktion kann auch ohne Licht stattfinden, sie wird daher Dunkelreaktion genannt. Ihr Ablauf wurde von den amerikanischen Biochemikern Melvin Calvin und Andrew Benson aufgeklärt und ist daher als Calvin-Benson-Zyklus bekannt (Melvin Calvin erhielt hierfür 1961 den Nobelpreis für Chemie). Ihre Summenformel lautet:

CO2 + 2 NADPH + 2 H+ + 4e- -> CH20 + H20 + 2 NADP+

Bei der Dunkelreaktion wird nicht nur das NADP+ wieder regeneriert, sondern auch ATP in ADP umgewandelt, so dass auch dieses "recycelt" wird. Die Licht- und die Dunkelreaktion ergeben zusammen die Summenformel der Fotosynthese:

CO2 + H20 -> CH2O + O2; oder besser, da letztlich der Zucker Glucose entsteht:

 6 CO2 + 6 H20 -> C6H12O6 (Glucose) + 6 O2

Das Kohlendioxid für diese Reaktion stammt aus der Luft, und wird über Spaltöffnungen in den Blättern aufgenommen, das Wasser wird von Landpflanzen über die Wurzeln aus dem Boden aufgenommen. Was aus dem Sauerstoff wird, steht >> hier.

Ist mehr Kohlendioxid gut für Pflanzen?

Kohlendioxid ist, wie oben gesehen, eine wichtige Zutat für die Fotosynthese; andererseits aber auch ein Treibhausgas (>> mehr), das zur Erderwärmung beiträgt (>> mehr). Skeptiker, die die Warnungen von dem Klimawandel für übertrieben halten, weisen gerne darauf hin, dass mehr Kohlendioxid in der Luft Pflanzen besser wachsen lässt, und die Landwirtschaft daher vom Klimawandel sogar profitieren könnte, und nicht, wie etwa vom Weltklimarat befürchet (>> mehr), ihre Produktivität zurückgehen würde. Als Beleg führen sie an, dass etwa in Treibhäusern gezielt die Kohlendioxid-Konzentration erhöht wird, um die Produktion zu steigern. Irrt hier der Weltklimarat? Nein, denn die Welt ist kein Treibhaus: Die Steigerung der Produktion tritt nur dann ein, wenn alle anderen Faktoren, vor allem Luftfeuchtigkeit und Temperaturen gleich bleiben. Dies ist aber “draußen” nicht der Fall, eine Welt mit mehr Kohlendioxid wäre wärmer und in vielen Regionen während der Wachstumzeit auch trockener. Das wichtige Enzym Rubisco ist aber “temperatursensitiv”, seine Leistung geht (oberhalb eines bestimmten Niveaus) bei steigenden Temparaturen zurück; und wenn es trockener ist, schließen die Pflanzen ihre Spaltöffnungen, um die Wasserverluste zu reduzieren. Durch diese nehmen sie aber auch Kohlendioxid auf, so dass trotzt steigender Konzentration an Kohlendioxid in der Luft weniger in die Pflanze gelangt. Durch die verringerte Verdunstung steigt auch die Temperatur des Blattes, was wiederum die Leistung der Rubisco verringert. Welche Effekte überwiegen bei steigender Konzentration an Kohlendioxid? Dies versuchen Forscher in sogenannten “free-air carbon dioxide enrichment”-Experimenten (FACE - zu deutsch: Experimente mit Kohlendioxidanreicherung im Freien) zu untersuchen. Diese Experimente, und ihre Verknüpfung mit den zu erwartenden Klimabedingungen, sind allerdings noch nicht in wichtigen Regionen wie den Tropen durchgeführt worden, und aufgrund der geringen Zahl sind die Ergebnisse insgesamt mit Vorsicht zu genießen - aber bisher deuten alle darauf hin, dass die Produktivität trotzt steigender Kohlendioxid-Konzentration in einer Welt des Klimawandels zurückgehen würde. So einfach, wie die Skeptiker es sich vorstellen, sind die Zusammenhänge jedenfalls nicht.

Dabei sind übrigens auch die mit Trockenheit besser zurechtkommenden C4-Pflanzen (siehe folgenden Abschnitt) keine Hilfe: Sie sind im Durchschnitt für die Ernährung von Mensch und Tier schlechter geeignet, und unter den wichtigen Nahrungspflanzen gehören nur Mais, Sorghum und Zuckerrohr zu den C4-Pflanzen.

Von der C3- und der C4-Fotosynthese

Im Detail ist der Calvin-Benson-Zyklus ein komplexer Vorgang: Das Kohlendioxid wird durch eine Enzym namens Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase (ein Name, der selbst Wissenschaftlern zu lang ist und daher gerne zu Rubisco abgekürzt wird) an einen Kohlenstoffakzeptor mit 5 Kohlenstoffatomen namens Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden, das Zwischenprodukt zerfällt dann sehr schnell zu 2 Molekülen mit 3 Kohlenstoffatomen namens 3-Phosphoglycerat. Da diese erste fassbare Zwischenstufe 3 Kohlenstoffatome besitzt, spricht man bei dieser Grundform der Fotosynthese auch von der “C3-Fotosynthese”. Aus zwei Molekülen 3-Phosphoglycerat wird der Zucker Glucose gebildet, aus zehn Molekülen 3-Phosphoglycerat wird Ribulose-1,5-bisphoshat regeneriert.

Calvin-Benson-Zyklus: Vom Kohlendioxid zur Glucose

Der Calvin-Benson-Zyklus (der Weg vom Triosephosphat zur Glucose gehört
nicht mehr hierzu, wurde aber zur Verdeutlichung hier eingefügt. Neben
der Bildung von Glucose sind die Triosephosphate auch Ausgangsstoff
für Fette, Fett- und Aminosäuren). Abbildung verändert nach >> wikipedia,
Stichwort Calvin-Zyklus (abgerufen 25.7.2011). Gemeinfrei.

Das Enzym Rubisco hat jedoch eine Schwäche: Es kann nicht gut zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid unterscheiden. Gelegentlich bindet es statt Kohlendioxid daher Sauerstoff an das Ribulose-1,5-bisphosphat, und daher sinkt bei steigendem Sauerstoffgehalt in der Luft die Fotosynthese. Dieser Vorgang heißt Fotorespiration. Rubisco ist vermutlich bereits in der sauerstofffreien frühen Zeit der Geschichte des Lebens entstanden, damals spielte diese Schwäche keine Rolle; besonders starke Auswirkungen muss die Fotorespiration in Zeiten hohen Sauerstoffgehalts wie etwa im Karbon (>> hier) gehabt haben. So haben die Pflanzen denn auch einen Ausweg erfunden, der eigentlich ein Umweg ist - die “C4-Fotosynthese”. Bei dieser wird das Kohlendioxid durch das Enzym PEP-Carboxylase an ein Molekül mit 3 Kohlenstoffatomen, das Phosphoenolpyruvat (PEP) gebunden; über eine Zwischenstufe entsteht als erstes stabiles Zwischenprodukt Malat (ein Molekül mit vier Kohlenstoffatomen, daher C4-Fotosynthese). PEP-Carboxylase kann im Unterschied zu Rubisco zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid unterscheiden; das entstehende Malat “füttert” dann Rubisco mit Kohlendioxid, und dann setzt der Calvin-Benson-Zyklus ein. Dieses Umweg kostet Energie (die Herstellung von PEP verbraucht ATP), lohnt sich aber bei hohen Sauerstoff- und niedrigen Kohlendioxidkonzentrationen dennoch, da dadurch die Fotorespiration vermieden und so die Fotosyntheserate erhöht.

C4-Pflanzen haben auch Vorteile bei trockenem Klima, da Pflanzen bei Trockenheit ihre Spaltöffnungen zum Schutz gegen Wasserverluste schließen müssen, und dadurch weniger Kohlendioxid aufnehmen können.

>> Zur Biomasseproduktion durch die Fotosynthese siehe hier und unten

Die Erzeugung von ATP

Wir hatten oben gesehen, dass die Energie der Redoxreaktionen zwischen dem Photosystem II und I dazu genutzt wird, Protonen durch eine Membran zu pumpen. Dadurch entstehen an der Membran eine Spannungsdifferenz und ein Konzentrationsunterschied. Um diesen Unterschied auszugleichen, sind die Protonen “bestrebt” (eine Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik - Ladungs- und Konzentrationsunterschiede stellen “Ordnung” dar, und geordnete Systeme streben zur “Unordnung”), wieder zurück auf die andere Seite zu gelangen. Dies können sie mit Hilfe des Enzyms ATP-Synthase, das die Energie aus dem Fluss der Protonen analog einer Wassermühle zur Herstellung von ATP nutzt. In Chloroplasten ergeben 14 Protonen drei ATP. (Mit diesem Mechanismus wird auch ATP aus dem Abbau von Nahrungsstoffen erzeugt. Für die Aufklärung dieser “chemiosmotischen Koppelung” erhielt der britische Biochemiker Peter Mitchell im Jahr 1978 den Nobelpreis für Chemie.)

Thema Energie II - Fotosynthese und globale Energieflüsse

Welcher Anteil der Sonnenenergie wird von der Fotosynthese in Pflanzenmasse umgewandelt? Der Antwort auf diese Frage kann man sich auf zwei Wegen annähern: Zum einen kann man die Energieumwandlung während der Fotosynthese betrachten, zum anderen versuchen, die globale Produktion von Pflanzenmasse zu messen.

Fangen wir mit der ersten Möglichkeit an, der Energieumwandlung während der Fotosynthese: Die Energie für die Lichtreaktion stammt aus der Sonnenstrahlung; Sonnenstrahlung besteht aus Lichtquanten (>> mehr). Deren Energiegehalt hängt von der Wellenlänge des Lichts ab; die fotosynthetisch aktive Strahlung (also die, die die Lichtreaktionen antreibt) hat eine Wellenlänge von 400 bis 700 Nanometern, Lichtquanten eines Durchschnittswerts von 550 Nm einen Energiegehalt von 3,61 x 10-19 J (52). Für die Fixierung eines mols Kohlendioxid werden nach experimentellen Befunden 9 - 10 mol Photonen gebraucht, und diese haben einen Energiegehalt von 2.065 kJ. Der Energiegewinn des in Zucker gebundenen Kohlenstoffatoms im Vergleich zum Kohlendioxid beträgt 465 kJ, damit beträgt die Wirkungsgrad dieses Prozesses 465/2.065 = 0,225 oder 22,5 Prozent. Dieser Wert gilt aber nur die fotosynthetisch aktive Strahlung der oben genannten Wellenlänge, die nur etwa 43 Prozent der gesamten Sonnenstrahlung ausmacht; vom Sonnenlicht insgesamt können daher maximal (22,5 x 0,43) etwa 10 Prozent genutzt werden. In der Praxis werden auch diese Werte nicht erreicht: Ein Teil der Photonen wird von den Blättern reflektiert, andere treffen nicht auf ein Photosystem, ein Teil der angeregten Elektronen kann von den Enzymen nicht sofort verarbeitet werden und die Energie geht als Abwärme verloren, ein Teil der Energie wird durch die Fotorespiration verbraucht. Im besten Fall erreichen Pflanzen kurzfristig bei optimalen Bedingungen daher einen Wirkungsgrad von der Umwandlung von Sonnenlicht in gespeicherte chemische Energie (Nettofotosynthese) von 6 bis 8 Prozent.

Optimale Bedingungen sind aber selten, auf großen Teilen der Erdoberfläche sind Wassermangel oder zu niedrige/zu hohe Temperaturen limitierende Faktoren, anderswo, etwa im Amazonas-Regenwald, die Mineralienzufuhr. Daher liegt der im Durchschnitt von der Fotosynthese in chemische Energie umgewandelte Anteil der Sonnenenergie eher bei 1,5 Prozent.

Bestätigt wird dieser Wert vom anderen Ansatz, die Messung der weltweiten Produktion von Biomasse. Diese wird auf verschiedene Weisen in drei gebräuchlichen Einheiten ermittelt - Trockenmasse (Biomasse ohne das darin enthaltene Wasser), enthaltener Kohlenstoff oder Energiegehalt (mit folgenden Umrechnungsfaktoren: 2,2 Tonnen Trockenmasse entsprechen etwa 1 Tonne Kohlenstoff und 38,5 GJ Energie).

Gemessen werden kann die Bruttoprimärproduktion - die gesamte mittels Fotosynthese in einem Jahr produzierte Pflanzenmasse (entsprechend der oben genannten Nettofotosynthese), die Nettoprimärproduktion - hier wird von der Bruttoprimärproduktion der Eigenverbrauch der Pflanzen abgezogen (die Zellatmung, die nicht mit der Fotorespiration während der Fotosynthese verwechselt werden darf - die Zellatmung treibt die Lebensvorgänge der Pflanze an, >> mehr), oder die Nettoproduktion von Ökosystemen, bei der von der Nettoprimärproduktion noch der Verbrauch durch die in einem Ökosystem lebenden Mikroben und Tiere abgezogen wird.

Am gebräuchlichsten ist die Nettoprimärproduktion (NPP). Solche globalen Werte können allerdings selbst mit modernen Satellitentechniken (53) nicht sehr genau gemessen werden; genaue Messungen am Boden zeigen regelmäßig höhere Werte als die Satellitenmessungen. Hier liegt ein Unsicherheitsfaktor, die jährliche Nettoprimärproduktion könnte also höher liegen als die durchschnittlich 55 Gigatonnen Kohlenstoff (121 Gigatonnen Trockenmasse) an Land und 48,5 Gigatonnen Kohlenstoff (107 Gigatonnen Trockenmasse) im Ozean, die sich aus Satellitenmessungen ergeben. Die Bruttoprimärproduktion oder Nettofotosynthese beträgt global etwa das doppelte der Nettoprimärproduktion, Algen und Pflanzen produzieren also mindestens 456 Gigatonnen Trockenmasse im Jahr, dem entspricht ein Energieinhalt von 8.000 EJ oder einer durchschnittlichen Leistung der Fotosynthese von 250 TW (54) - das ist ein Vielfaches dessen, was die Menschheit an technischer Energie produziert (>> hier).

>> Thema Energie III - Energieflüsse des Ökosystems Erde

Bionik I - Die Arbeit am künstlichen Blatt

(Bionik)

Die Natur hat mit der Fotosynthese etwa erfunden, war wir Menschen gerne könnten: Sie nutzt die Sonnenenergie, um damit umweltfreundlich Energie herzustellen. Der Mechanismus ist kompliziert, und unterscheidet sich damit von der Photovoltaik, dem technischen Weg, aus Sonnenlicht Strom zu erzeugen, der eigentlich ganz einfach ist (>> hier) und - abgesehen von den Elektronen - ohne bewegte Teile auskommt. Solarzellen haben zudem einen höheren Wirkungsgrad als Pflanzen, sie können über 20 Prozent - und im Labor bereits 40 Prozent - der im Sonnenlicht enthaltenen Energie in Strom umwandeln. Aber Solarzellen sind auch aufwändig in der Herstellung und gefährlich als Abfall, Pflanzen dagegen wachsen von alleine und sind essbar. Kein Wunder also, dass die Fotosynthese viele Forscher anregt, die an neuen Formen der Energiegewinnung arbeiten. Interessant ist dabei vor allem die Nutzung von einfachen Farbstoffen statt teurer Siliziumkristalle, um aus Sonnenlicht Strom zu erzeugen, und die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, gilt Wasserstoff doch als idealer Energiespeicher einer Zukunft, die auf erneuerbare Energien setzt (>> hier). Beide Forschungsrichtungen zeigen erste Erfolge: Für seine Arbeiten an Solarzellen, die mit Farbstoffen arbeiten, erhielt der Schweizer Chemiker Michael Grätzel im Jahr 2010 den Millennium-Technologie-Preis (>> hier, den Preis nannte die Zeitschrift GEO “eine Art Nobelpreis für Ingenieure); an der Spaltung von Wasser nach dem Vorbild der Fotosynthese arbeitet eine Arbeitsgruppe unter dem Chemiker Daniel Nocera am Massachusetts Institute of Technology (MIT), mehr: >> MIT >> Technology Review, (beide englischsprachig). Andere Forscher arbeiten bereits daran, Noceras Katalysator mit Solarzellen oder besser noch einfachen Farbstoffen zu einem “künstlichen Blatt” zu verbinden. Die amerikanische Chemikerin Angela Belcher hofft sogar, diese künstlichen Blätter von Viren herstellen lassen zu können (>> mehr), die lichtfangende Farbstoffe und wasserspaltende Katalysatoren auf engsten Raum zusammenbringen. Im Labor funktioniert das schon, jedoch mit einem für die praktische Anwendung viel zu teuren Katalysator. Auch die EU fördert Projekte zur solaren Wasserstofferzeugung (>> hier).

Auf diese Seite verweist unter anderem die Seite: >> Die Entfaltung des Lebens.

Dort gibt es auch eine Darstellung der >> Evolution der Photosynthese