Благодаря фотосинтезу происходит питание подавляющего большинства живых организмов на Земле. Ученые раскрыли механизм этого процесса в его ранних стадиях проявления. Полученные данные могут привести к появлению новых технологий выработки экологически чистого топлива с возобновляемой энергией.
Новый интерес к знакомому явлению
Исследованиями в этом направлении занимается международная команда ученых, в которую входят биологи, физики и химики. Руководит же проектом Кембриджский университет.
Ученые обратили внимание на фотосинтез как на один из важнейших процессов на планете, посредством которого в принципе поддерживается жизнь растений, водорослей и некоторых бактерий. Заключается он в преобразовании солнечного света в энергию, причем за кротчайшее время: миллионная доля секунды требуется для произведения цикла.
И хотя фотосинтез является одним из самых известных науке процессов на Земле, даже сегодня остаются неизвестные аспекты работы этого механизма.
В ходе изучения команде удалось выяснить, как химические вещества извлекают электроны из молекулярных структур на начальных стадиях фотосинтеза.
Расширение представлений о фотосинтезе
Изначально специалисты пытались понять, почему при фотосинтезе кольцеобразная молекула хинон "ворует" электроны. В природе хиноны достаточно широко распространены и известны как раз своей способностью отдавать и забирать электроны.
Однако роль этой молекулы в фотосинтезе, особенно на его ранних этапах была неизвестна. Теперь же ученые обратили внимание на то, как хиноны взаимодействуют с фотосинтетическими механизмами. В процессе этого изучения произошел "взлом" начальных стадий механизма фотосинтеза, что открыло новый путь движения энергии.
Было обнаружено, что белковый каркас, где происходят первичные химические реакции в рамках фотосинтеза, имел канал утечки электронов. И эта "дыра" в итоге помогала растениям защищаться от повреждения ярким светом.
Наличие доступа к этим каналам утечки энергии дает возможность извлекать дополнительную энергию для возобновляемых источников.
Управляемый фотосинтез
Манипулирование путями фотосинтеза на его ранних этапах позволяет оптимизировать весь процесс, повышая его эффективность. Теоретически это может открыть и новые возможности для получения чистого топлива от Солнца и воды.
В сельском хозяйстве благодаря управлению фотосинтезом можно будет повышать устойчивость культурных растений к интенсивному солнечному свету.
Полученные новые знания также помогут выяснить, как происходит обращение с избыточной энергией в естественных условиях.
Применение новых технологий
Доступ к белковому каркасу как "черному ящику" фотосинтеза ученые пытались получить и прежде, однако решить эту задачу не представлялось возможным. И только сейчас благодаря сверхбыстрым спектроскопическим методам исследователи смогли наблюдать за поведением хинонов в фотосинтезирующих цианобактериях с сопутствующими путями движения энергии.
