Ученые случайно обнаружили, что один из наиболее хорошо изученных химических процессов в природе, фотосинтез, может работать не совсем так, как мы думали.
В рамках нового исследования биологи впервые использовали новую технику — спектроскопию сверхбыстрого нестационарного поглощения. Цель — выяснить, как фотосинтез работает в масштабе одной квадриллионной доли секунды (0,0000000000000001 секунды). Сначала ученые пытались выяснить, как хиноны — кольцеобразные молекулы, которые могут красть электроны во время химических процессов, — влияют на фотосинтез. Но вместо этого обнаружили, что во время фотосинтеза электроны могут высвобождаться намного раньше, чем считалось ранее.
В процессе фотосинтеза используются две фотосистемы: фотосистема I (PSI) и фотосистема II (PSII). PSII в первую очередь предоставляет электроны PSI, забирая их у молекул воды: затем PSI дополнительно возбуждает электроны, прежде чем выпустить их. Цель — в конечном итоге передать их углекислому газу для создания сахаров.
Прошлые исследования показали, что белковые каркасы в PSI и PSII были очень толстыми, что помогало удерживать электроны внутри них, прежде чем попасть в нужное место. Однако новый метод сверхбыстрой спектроскопии показал, что белковые каркасы оказались более «дырявыми», чем ожидалось. Часть электронов могла покинуть фотосистемы почти сразу после того, как хлорофилл поглотил свет внутри фотосистем. Таким образом, эти электроны могут достигать своих целей быстрее, чем ожидалось.
«Новый путь переноса электронов, который мы обнаружили, совершенно удивителен. Мы знали о фотосинтезе не так много, как думали», — пишут ученые. Утечка электронов наблюдалась как в изолированных фотосистемах, так и в составе «живых» фотосистем внутри цианобактерий.
Исследование не только переписывает то, что мы знаем о фотосинтезе, но и открывает новые возможности для биотехнологических приложений будущего. Ученые считают, что, «взломав» фотосинтез и высвободив больше электронов на ранних стадиях, процесс можно сделать более эффективным. Так появятся растения, более устойчивые к солнечному свету. Однако, прежде необходимо провести гораздо больше исследований.
Читать далее:
Биологи узнали, как раковые клетки ускользают от иммунной системы
Ключевую теорию квантовой физики наконец-то доказали. Главное
Названы продукты, которые защищают мозг от деменции, и когда надо их употреблять