Как водоросли фотосинтезируют в глубинах моря
Наземные растения, такие как шпинат, используют для фотосинтеза в основном красный и синий свет солнца. Однако на дно океана проникает лишь слабый сине-зелёный свет. Морские макроводоросли приспособились к этому с помощью особого светособирающего белка (антенны).
У зелёной макроводоросли Codium fragile состав пигментов в антенне отличается от наземных растений:
- Основные каротиноиды замещены сифонаксантином.
- Часть молекул хлорофилла a заменена на хлорофилл b.
Известно, что сифонаксантин и хлорофилл b усиливают поглощение зелёного и сине-зелёного света соответственно, но механизм был неясен.
Исследовательская группа под руководством доцента Рицуко Фудзии из Университета Осаки использовала криогенную электронную микроскопию, чтобы изучить структуру и окружение пигментов в антенне C. fragile.
Ключевые результаты:
- Сифонаксантин в C. fragile сильно деформирован и образует водородные связи с окружающим белком в двух местах. Это ключевой фактор его способности поглощать зелёный свет.
- Обнаружены сайты замены хлорофилла a на хлорофилл b. При такой замене область вокруг кластеров хлорофилла b расширяется, что улучшает поглощение сине-зелёного света.
Это исследование раскрывает молекулярный механизм, позволяющий эффективно использовать для фотосинтеза сине-зелёный свет — единственный, доступный в глубоководье.
«Я думаю, что повышение эффективности фотосинтеза просто за счёт изменения структуры пигментов было бы экономичной стратегией. Изучение таких стратегий выживания организмов может привести к улучшению использования солнечного света и развитию возобновляемых источников энергии для человечества», — пояснила профессор Фудзии.
Опубликовано: BBA Advances (11 ноября 2022 года).