Цианобактерии эффективно собирают солнечный свет с помощью "умной" антенны

Цианобактерии используют интересный приём для сбора солнечного света при колебаниях освещённости. В темноте клетки готовятся к последующему увеличению интенсивности света, формируя более крупную светособирающую антенну. Исследователи из Вагенингенского университета и Университета Турку (Финляндия) описали этот механизм в исследовании, опубликованном онлайн в Scientific Reports (Nature).

Цианобактерии — древние одноклеточные водные организмы, также известные как сине-зелёные водоросли. Их синий цвет обусловлен крупными светособирающими пигмент-белковыми комплексами. Эти комплексы содержат синие пигменты, наиболее чувствительные к оранжево-зелёному свету, который может глубоко проникать в воду. Цианобактерии вносят существенный вклад в глобальную фиксацию углекислого газа, а знания об их фотосинтетических стратегиях могут помочь в поиске оригинальных решений для энергетической устойчивости.

Регуляторные механизмы

Водная среда создаёт различные проблемы для фотосинтетического аппарата. В верхних слоях воды одной из основных проблем является колеблющаяся интенсивность падающего света. Волны и течения вызывают рассеяние света, и внезапное увеличение его интенсивности может нарушить баланс в фотосинтетическом аппарате. Известно, что клетки обладают регуляторными механизмами для быстрой модуляции количества поглощаемого света путём перестройки светособирающего аппарата.

Естественные световые условия

Из-за сложности фоторегуляторных механизмов большинство исследований проводятся в высокоспецифичных, чётко определённых искусственных условиях, таких как свет одной длины волны и присутствие химических веществ для регулирования потока энергии. Новое исследование использует «естественные» световые условия: схему «темнота-свет», типичную для того, что испытывают организмы при перемещении между этими режимами в море.

Антенна

В темноте клетки накапливают много электронов в результате дыхательных процессов. Эти электроны могут быть повторно использованы для создания богатых энергией соединений во время фотосинтеза. Исследование показывает, что в темноте клетки, по-видимому, «готовятся» к увеличению интенсивности света, формируя более крупную светособирающую антенну. Таким образом, в первые секунды после появления света они могут немедленно и очень эффективно использовать пул электронов для воссоздания богатых энергией молекул.