Новые ключи к пониманию эволюции фотосинтеза

Идентификация гена, необходимого для расширения поглощения света при фотосинтезе в дальнюю красную область спектра, дает подсказки о развитии кислород-продуцирующего фотосинтеза — эволюционного скачка, изменившего историю жизни на Земле.

Открытие гена

Исследователи идентифицировали ген, кодирующий фермент, который преобразует хлорофилл a (самый распространенный светопоглощающий пигмент) в хлорофилл f. Хлорофилл f позволяет некоторым цианобактериям эффективно расти в дальнем красном свете (700–800 нм), за пределами видимого диапазона (400–700 нм).

Значение для науки и сельского хозяйства

• Способность использовать дальний красный свет дает организмам конкурентное преимущество.
• Поскольку энергии в дальнем красном и ближнем инфракрасном свете почти столько же, сколько в видимом, расширение диапазона поглощения света у растений могло бы повысить их продуктивность.
• Понимание эволюции фотосинтеза может помочь в создании искусственных систем для альтернативной энергетики и в инженерии сельскохозяйственных культур.

Эволюционный контекст

• Фермент, осуществляющий превращение, отдаленно родственен ключевому компоненту фотосистемы II (кислород-продуцирующего комплекса).
• Превращение требует только этого одного фермента в простой системе, что может представлять раннюю промежуточную стадию эволюции фотосинтеза.
• Фермент требует для активности света, но, возможно, не требует кислорода. Это указывает, что он мог эволюционировать до фотосистемы II.