Биология

Новый тип фотосинтеза нарушает установленные пределы

Заселенный цианобактериями водоем в Йеллоустоунском национальном парке (США)

J Brew/Flickr

Биологи обнаружили у некоторых бактерий специфический способ преобразования солнечного света в полезные вещества, для которого необходим свет ближнего инфракрасного диапазона. Это достигается за счет особой разновидности хлорофилла, которая позволяет использовать свет рекордно большой длины волны и может пригодиться как для описания эволюции на Земле, так и для понимания возможных форм жизни за ее пределами, и даже для создания растений для терраформирования планет. Исследование опубликовано в журнале Science.

Подавляющее большинство фотосинтезирующих организмов на Земле в качестве источника энергии для запуска необходимых реакций, например, получения углеводов из воды и углекислого газа, использует фотоны из красной части видимого диапазона (длина волны около 700 нанометров). Эту реакцию обеспечивает хлорофилл a, причем он отвечает как за поглощение света, так и за синтез веществ. Так как этот вид хлорофилла есть у всех известных растений, водорослей и цианобактерий, то считалось, что используемый им свет определяет «красный предел», дальше которого в сторону инфракрасного света эффективный фотосинтез невозможен.

Однако некоторые цианобактерии в том случае, если фотонов из красной части спектра им не хватает, могут «переключаться» на другой вид фотосинтеза с использованием хлорофилла f. Раньше ученые считали, что он используется только для поглощения света, но в новой работе международного коллектива показывается, что он играет ключевую роль, то есть реализует полноценный фотосинтез за «красным пределом». «Новый вид фотосинтеза заставляет нас переосмыслить то, что считалось возможным, — комментирует руководитель коллектива авторов Билл Разерфорд из Имперского колледжа в Лондоне. — Кроме того, это меняет наше понимание ключевых событий, лежащих в основе стандартного фотосинтеза. Такие открытия заставляют переписать учебники».

Колония цианобактерий рода Chroococcidiopsis. Лиловым цветом показан хлорофилл а, желтым — хлорофилл f

Dennis Nuernberg

Эксперименты показали, что системы на основе хлорофилла f могут эффективно поглощать и использовать фотоны с длиной волны до 760 нанометров. Также ученые нашли указания на то, что эти организмы могут противостоять проблемам, связанным с переменным освещением. Подобные качества были бы идеальными для производящих кислород водорослей или бактерий на Марсе. «Это может звучать как научная фантастика, но космические агентства и частные компании активно пытаются превратить это направление работы в реальность», — говорит соавтор работы Элмарс Крауш из Австралийского национального университета.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.