Glöd · Under ytan

En dag kanske vi gör vårt eget klorofyll

Naturlig fotosyntes kommer vi i djurvärlden troligen aldrig att utveckla, men det finns forskare som försöker åstadkomma samma process på konstgjord väg.

Systemteoretikern James Lovelock och Lynn Margulis, framliden mikrobiolog, föreslog den välkända Gaia-teorin. Att Lovelock fyller hundra år i år är en bra möjlighet att kort redogöra för den omdiskuterade teorin. På dagens Under ytan undersöker Michael Moon hur teorin förhåller sig till klimatkrisen och ifrågasätter den mycket kontroversiella slutsats Lovelock drar av den.

Enligt Gaiateorin bildar vår planet, tillsammans med de organismer som lever på den, ett integrerat semistabilt system som inom vissa gränser kan motstå störningar och variationer i omvärlden. Det är ett storskaligt och mycket komplext system med många olika kretslopp. Det här systemet jämför Lovelock med en superorganism, och han kallar den Gaia efter jordgudinnan i den grekiska mytologin. Han jämför planeten med en superorganism, känslig för oförutsägbar påverkan, liksom vilken organism som helst. Tidigare, före den industriella revolutionen, ansågs det globala klimatet vara utom räckhåll för mänsklig påverkan, men inte nu längre. Med den enorma och accelererande ökningen av mänsklig påverkan på jordens livsuppehållande system, inte minst massutrotningen av arter, på senare tid, har antropogen aktivitet kommit att utöva viktig inverkan på det globala klimatet.

De växande hoten mot jordens regleringssystem bekymrar Lovelock så mycket att han, till förargelse för många i den gröna rörelsen, har kommit att omfatta en del mycket inortodoxa åsikter i fråga om energipolitik. Jag accepterar Gaiateorin, men jag håller inte med om hans åsikter, och jag ska avsluta med att förklara varför.

Hur det började

Livet anses ha börjat på jorden för ungefär tre och en halv miljard år sedan. Innan det fanns något liv bestod den unga planetens atmosfär till stor del av vad vi brukar kalla växthusgaser, såsom metan, koldioxid och vätesulfid. Alla dessa gaser bildades i oorganiska processer, som vulkanisk aktivitet och elektriska urladdningar (blixtar). Temperaturen på jordytan var troligen mycket högre än i dag, trots att den solstrålning som nådde in var betydligt mindre. Den enorma mängden fri energi ledde till att det bildades energirika organiska ämnen, som man brukar koppla samman med organiskt liv, såsom aminosyror, som kan koppla ihop sig och bilda mer komplicerade kemiska föreningar. De flesta av dem antas ha brutits ner av den starka värmen, men mycket av detta samlades till en ”ursoppa”. Och i denna kaotiska miljö uppstod andra kedjereaktioner, som ledde till att den enklaste formen av liv uppstod, de bakterieliknande prokaryoterna. De termodynamiska processerna som ingick i den här urprocessen har beskrivits som att ordning skapades ur kaos. Gradvis, men ibland i större språng, utvecklades ett integrerat globalt bio-geo-kemiskt system som under eonerna som gått har hållit jordytan relativt sval.

Några grunder i biologi

Faktum är att det inte finns någon brist på energi på jorden så länge solen skiner, vilket den på mycket lång sikt gör med allt större intensitet. Det energiproblem vi faktiskt står inför handlar om lagring och distribution – problem som mikroorganismer löste för mer än tre miljarder år sedan! Lösningen, som växterna övertog, kallas fotosyntes. I den processen bildar koldioxid och vatten tillsammans energirika kolhydrater och syre. Beskriven på enklaste möjliga sätt, med kemiska symboler som visar startpunkten och det slutliga resultatet av den egentligen mycket komplicerade fotosyntesen, ser det ut så här: CO2 + H2O => CH2O + O2

(CH2O står för ett antal energirika ämnen – kolhydrater, socker etc – där proportionerna, men inte det faktiska antalet, atomer av ämnena C, H och O är de angivna, och O2 står för två syreatomer kombinerade till syrgas.)

Pilen som pekar från höger till vänster kan också ritas från höger till vänster, och beskriver då den omvända processen, som i biologiska sammanhang kallas andning – annars är det bara förbränning. När processen går från vänster till höger behöver den energi utifrån, om den går från höger till vänster avger den energi till omvärlden.

Lovelocks betänkliga slutsats

Det är mot den bakgrunden som Lovelock fruktar att effekterna av dagens enorma koldioxidutsläpp och andra gaser som värmer upp planeten kan ha på den finstämda balansen i ett system som i sig självt är resultatet av evolution. Och i själva verket är ingen mer kvalificerad att göra en sådan bedömning än Lovelock själv! Så stor är hans oro att han har kommit att bli en förespråkare av en massiv ökning i användadet av atomkraft! Jag är ganska säker på att det är få gröna som håller med honom i den frågan, speciellt med tanke på kärnkraftens alla konsekvenser, inklusive uppvärmning av klimatet.

Framtiden

Men har Lovelock rätt när han ser framtiden som ett val mellan pest och kolera, mellan fossilbränslen och kärnkraft? Olyckligtvis ser de flesta av oss, gröna eller ej, inte längre än så.

De allra tidigaste livsformerna kunde varken andas eller använda fotosyntes, eftersom syre, O, till och med i sin molekylära gasform, O2, är ett mycket reaktivt ämne som kan skapa förödelse i en levande cell. Det anses vara därför varken djur eller svampar har utvecklat fotosyntes. Så vi människor har hittills inte lärt oss det och det är extremt osannolikt att vi gör det, åtminstone inte med våra egna kroppars vävnader.

Men kanske finns det hopp! Det finns faktiskt ett forskningsfält som kallas ”artificiell (eller industriell) fotosyntes”, där människor lär sig imitera naturen och ombilda solljusets energi i ett (oorganiskt) substrat som efterliknar klorofyll. Energin transformeras sedan via en kedja med katalytiskt förstärkta reaktioner för att kunna skapa energirika ämnen som passar att distribuera och använda som bränsle. Även om det sker helt oorganiskt, utan inblandning av några andra levande varelser, kommer den här processen inte att resultera i ekologiska störningar. Se källförteckningen nedan!

En reaktion på det här teknikoptimistiska synsättet kommer nästan säkert att vara att så länge kapitalismen består kommer ingen teknik, oavsett hur ofarlig den är, att lösa de problem som mänskligheten står inför. Jag kan bara hålla med – det är möjligt att tekniken för att skapa konstgjord fotosyntes redan finns, men hålls tillbaka av grupper vars intressen den kan hota. Men att tala om det som en möjlighet i en inte alltför avlägsen framtid gör det mycket svårare att hålla tekniken hemlig.

Källor: Lovelock, James. Gaia, A new look at life on Earth. 2000, Oxford University Press • Margulis, Lynn and D. Sagan. What is life? 1995. Weidenfeld and Nicolson, London.