Masz przed sobą ogromną miskę płatków śniadaniowych, pełnych energii. Jedna łyżka. Dwie. Trzy. Odczuwasz przypływ energii dzięki cukrom zawartym w tym posiłku. Ale skąd ta energia wzięła się w misce? Energia kryje się pod postacią cukrów, które są wytwarzane przez rośliny, z których zrobiono płatki, jak pszenica, czy kukurydza. Jak widać, węgiel jest ważnym składnikiem, a rośliny dostają go w postaci dwutlenku węgla - CO2, z powietrza, którym oddychamy. Jednak jak taka fabryka energii, umieszczona w środku chloroplastu, zamienia dwutlenek węgla w sześciowęglowy łańcuch glukozy? Jeżeli myślisz: fotosynteza, masz rację. Ale fotosynteza dzieli się na dwa etapy. Pierwszy gromadzi energię słoneczną w postaci adenozyno-trifosforanu - ADP. Drugi - Cykl Calvina - wiąże węgle i zamienia je w cukry. Drugi etap to jedna z najbardziej trwałych linii produkcyjnych natury. Zapraszam do najmniejszej fabryki świata. Materiał wyjściowy? Mieszanka cząsteczek CO2 z powietrza oraz na wpół gotowych cząsteczek zwanych rybulozo-bisfosforanami lub RuBP, złożonych z pięciu atomów węgla. Inicjator to pracowity enzym RuBisCO, który spawa atom węgla z cząsteczki CO2 z łańcuchem RuBP, by zbudować sześciowęglowy łańcuch, który od razu dzieli się na dwa krótsze łańcuchy po trzy węgle każdy, zwane fosfoglicerynianami lub PGA. Do tego ATP oraz związek chemiczny zwany fosforanem dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego lub po prostu NADPH. ATP działa jak smar i dostarcza energii, gdy NADPH przylepia po jednym wodorze do każdego łańcucha PGA, zamieniając je w cząsteczki aldehydu 3-fosfoglicerynowego, w skrócie G3P. Glukoza składa się z sześciu węgli pochodzących z dwóch cząsteczek G3P, które łącznie mają 6 atomów węgla. Więc cukier już powstał? Nie do końca. Cykl Calvina działa jak odnawialna linia produkcyjna, czyli cząsteczki RuBP, które rozpoczęły nasz proces, muszą zostać odtworzone z materiałów z obecnego cyklu. Jednak każda cząsteczka RuBP potrzebuje pięć węgli, a wytworzenie cząsteczki glukozy wymaga sześciu, Coś tu się nie zgadza. Odpowiedź oparta jest o ten fakt: Gdy byliśmy skupieni na jednej linii produkcyjnej, równocześnie pracowało pięć innych. Z sześciu taśm produkcyjnych działających jednocześnie nie jeden atom węgla zostaje połączony z łańcuchem RuBP, ale sześć do sześciu łańcuchów. To daje nam 12 cząsteczek G3P zamiast dwóch, czyli w sumie istnieje 36 atomów węgla. Właśnie tyle potrzeba, żeby wytworzyć cukier oraz by odtworzyć cząsteczki RuBP. Z tych 12 cząsteczek G3P dwie są wykorzystane do wytworzenia pełnego energii łańcucha sześciu węgli. To ten, który zasila Ciebie podczas śniadania. Sukces! A z pozostałych węgli na linii produkcyjnej odtwarzanych jest sześć łańcuchów RuBP. Na to potrzebne jest 30 węgli, a właśnie tyle znajduje się w pozostałych 10 łańcuchach G3P. Następuje molekularna dobieranka. Dwa łańcuchy G3P łączą się, tworząc łańcuch 6 węglowy. Dodając kolejny łańcuch G3P otrzymujemy łańcuch 9 węgli. Pierwszy łańcuch RuBP jest odcinany od niego, pozostawiając cztery węgle. Jednak nie ma tu odpadków. Są łączone z czwartą cząsteczką G3P, tworząc łańcuch siedmiu węgli. Przyłączamy kolejną cząsteczkę G3P, otrzymując 10 węglowy łańcuch wystarczający do wytworzenia dwóch cząsteczek RuBP. Z odtworzonymi trzema cząsteczkami RuBP z pięciu łańcuchów G3P, powtórzenie tego procesu odtworzy wszystkie sześć łańcuchów RuBP, potrzebnych do powtórzenia całego cyklu. Podsumowując: cykl Calvina produkuje niezbędną ilość elementów i procesów potrzebnych do podtrzymania tej biochemicznej produkcji. A to tylko jeden z setek cykli w naturze. Dlaczego tak wiele? Gdyby procesy biologiczne były liniowe nie byłyby tak wydajne i sprawne w używaniu energii do wytwarzania materiałów, na których polega natura, na przykład cukrów. Cykle tworzą sprzężenia zwrotne, które wielokrotnie używają i odbudowują składniki, wytwarzając jak najwięcej produktów z zasobów rośliny. Tak jak cukier powstaje ze światła słonecznego i węgla przetworzonego w roślinnych fabrykach, tak by stały się twoją energią napędową, i podtrzymuje cykle twojego własnego życia.