Ученые изучили преобразования света в энергию в живых клетках в масштабе пикосекунды (триллионной доли секунды). Исследование опубликовано в журнале Nature.
Международная группа физиков, химиков и биологов под руководством Кембриджского университета использовала технологию сверхбыстрой спектроскопии с помощью фемтосекундного лазера, чтобы изучить самые ранние этапы фотосинтеза. Исследование открывает новое направление для получения экологически чистого топлива и возобновляемой энергетики.
В своей работе исследователи пытались понять, почему кольцеобразные молекулы, хиноны, способна «воровать» электроны в процессе фотосинтеза. Такие молекулы широко распространены в природе, они могут легко принимать и отдавать электроны, но их роль в фотосинтезе оставалась не до конца понятной.
Исследователи использовали технику сверхбыстрой переходной абсорбционной спектроскопии для изучения поведения хинонов в фотосинтезирующих цианобактериях. Наблюдая за электронами, ученые обнаружили, что белковый каркас, на котором происходят начальные химические реакции фотосинтеза, является «дырявым», что позволяет электронам ускользать. Эта утечка помогает растениям защитить себя от повреждения ярким или быстро меняющимся светом.
Иллюстрация процесса фотосинтеза. Анимация: Mairi Eyres, University of Cambridge
Авторы исследования полагают, что такую утечку электронов можно использовать. Возможность извлекать заряды на ранней стадии фотосинтеза можно использовать для эффективного получения чистого топлива от Солнца. Кроме того, способность регулировать фотосинтез позволит сделать сельскохозяйственные культуры более устойчивыми к интенсивному солнечному свету.
Многие ученые пытались извлечь электроны на ранних этапах фотосинтеза, но пришли к выводу, что это невозможно, потому что энергия настолько скрыта в белковом каркасе. Тот факт, что мы можем достать их на ранней стадии процесса, сногсшибателен.
Дженни Чжан, координатор исследования из Кембриджского университета
Читать далее:
Ключевую теорию квантовой физики наконец-то доказали. Главное
Вертолет НАСА показал закат на Марсе. Он не похож на земной
«Легендарная» кошка-лиса, которая живет на острове в Европе, может стать новым подвидом