Светозависимое производство энергии у водных микробов оказалось сложнее, чем считалось
Растения преобразуют свет в энергию (молекулу АТФ) в процессе фотосинтеза. Некоторые бактерии в освещённых слоях водоёмов также могут превращать свет в АТФ, но с помощью более простого процесса. Однако исследователи из Техниона (Израиль) выяснили, что этот процесс не так прямолинеен и ограничен, как думали раньше.
Ключевой механизм — родопсины
- Бактерии используют светозависимые протонные насосы — родопсины — для производства АТФ.
- В отличие от многостадийного фотосинтеза, родопсин выполняет всю работу сам.
- Родопсины активируются молекулой ретиналя, поглощающей зелёный свет.
- Дополнительная молекула-«антенна» (каротиноид) может позволить им поглощать и синий свет, увеличивая выход энергии.
Загадка недостающих антенн
- Подобные антенны были известны лишь у двух редких видов бактерий, хотя половина бактерий в поверхностных слоях океанов и озёр имеет ген родопсина.
- Аспирант Ариэль Хазан предположил, что антенны у многих бактерий просто ещё не открыты.
Метод «ловли» молекул
Исследователь применил нестандартный подход:
- Собрал воду из озера Кинерет и выделил известные родопсины.
- Использовал их как «приманку», чтобы «выловить» из той же воды молекулы, которые связываются с родопсинами и увеличивают их энерговыход под синим светом.
- Обнаружил множество ранее неизвестных в этом контексте молекул, которые микробы, по-видимому, используют для получения больше энергии.
Глобальное значение открытия
- Эксперименты с океанской водой и в живых клетках подтвердили: найденные молекулы работают как эффективные антенны для родопсинов повсеместно.
- Ариэль Хазан: «Это новое знание о первичных продуцентах на Земле... Мы выяснили, что в пищевую цепь поступает больше энергии, чем считалось ранее».
- Исследование международной команды (Япония, Испания, Израиль) имеет далеко идущие последствия и было опубликовано в журнале Nature.
Возвращение к «старым» методам
Хазан использовал почти устаревшую методику «ловли» молекул, встретив скептицизм коллег. Однако он убеждён: «Мы не должны забывать старые инструменты... Выход в поле и изучение того, что даёт природа, требует больше усилий, но стерильные лабораторные наборы дальше от природы, которую мы хотим изучать, и в переходе что-то теряется».