Команда ученых из Бристольского и Амстердамского свободного университетов разработала новую фотосинтетическую белковую систему, позволяющую увеличить эффективность преобразования солнечной энергии в электричество. Посвященная этому статья опубликована в журнале Nature Communications.
«Раньше для преобразования солнечной энергии использовались два основных типа белка. Первый был взят из "кислородных" фотосинтетических организмов — растений, водорослей и цианобактерий — которые поглощают солнечную энергию благодаря хлорофиллу и выделяют кислород в качестве побочного продукта преобразования углекислого газа и воды в необходимую для жизни энергию. Второй — от "некислородных" бактерий, в которых в качестве основного фотосинтетического пигмента используется бактериохлорофилл, — говорит ведущий автор исследования доктор Бристольского университета Майк Джонс. — Мы соединили эти два белка в единую биологическую фотосистему, которая позволяет повысить эффективность процесса поглощения солнечной энергии. Мы также продемонстрировали, что эту систему можно совместить с искусственными электродами для еще большего повышения ее производительности».
В ходе работы ученые выделили из микроорганизма Rhodobacter sphaeroides белок, играющий роль реакционного центра, а из резуховидки Таля Arabidopsis thaliana соединение, позволяющее улавливать солнечный свет в диапазоне от 400 до 600 нанометров. После этого авторы соединили их вместе с помощью связующего домена, взятого из второй бактерии. В результате получился первый одиночный комплекс с четко выраженным белково-пигментным составом, который может эффективно преобразовывать солнечную энергию.
Результаты работы показывают, что повышение эффективность природных биоэнергетических систем может достигаться за счет их комбинации друг с другом, без применения дополнительных искусственно синтезированных соединений. Кроме того, возможность использования электродов для прямого получения электроэнергии из биологической системы дает возможность применения технологии для создания специальных солнечных панелей. Однако, стоит помнить, что белки чувствительны к высоким температурам, поэтому при реализации таких устройств ученым придется позаботиться о поддержании постоянной рабочей температуре в системе.
На следующем этапе исследователи планируют расширить палитру фотосинтетических пигментов, используя белки из цианобактерий, которые содержат билиновые пигменты, поглощающие желтый и оранжевый свет. Также авторы хотят исследовать возможность связывания ферментов с новыми фотосистемами. В перспективе это поможет катализировать процесс преобразования энергии.
