Новое понимание роли каротиноидов в фотосинтезе
Исследователи из Университета Торонто и Университета Глазго обнаружили, что пигменты каротиноиды, которые защищают растения и пурпурные бактерии от солнечных лучей, также играют ключевую роль в сборе световой энергии при фотосинтезе.
Каротиноиды, придающие оранжевый цвет моркови и красный — томатам, обычно находятся в растениях вместе с хлорофиллами. Их основной функцией считается фотозащита при наиболее интенсивном солнечном свете. Однако новое исследование, опубликованное в Science, показывает, что они также улавливают сине-зелёный свет и передают энергию хлорофиллам, которые поглощают красный свет.
Ключевое открытие: "Тёмное состояние"
Эксперименты с использованием широкополосной двумерной электронной спектроскопии на светособирающих белках пурпурных бактерий показали, что особая "тёмная" квантово-механическая фаза каротиноида (уровень, не участвующий в поглощении света) выступает посредником. Она помогает очень эффективно передавать поглощённую энергию молекуле бактериохлорофилла.
Это состояние было теоретически предсказано десятилетия назад, и теперь получены самые чёткие на сегодняшний день доказательства его существования.
Цитаты исследователей
- Грег Шоулз (Университет Торонто): "Это совершенно нелогично, что состояние, не участвующее в поглощении света, используется таким образом... Мы нашли неоспоримые улики для состояния, о котором спорили все эти годы".
- Ричард Когделл (Университет Глазго): "Наша работа действительно проясняет эту конкретную загадку".
Значение открытия
Работа демонстрирует, как природа использует тонкие квантовые свойства молекул. Одна молекула каротиноида может выполнять несколько функций: сбор света, фотозащита, рассеивание избыточной энергии и даже преобразование в тепловой транзистор у некоторых бактерий.