Сине-зеленые водоросли эффективно «собирают» свет
Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, имеют ingenious систему подготовки к дневному свету еще в темноте, устанавливая большую «антенну». Эта антенна помогает им эффективно улавливать световую энергию и одновременно защищает механизм фотосинтеза от повреждений. Это революционное открытие о работе антенны сделала Лаборатория биофизики Вагенингенского университета. «Усиление фотосинтеза наших сельскохозяйственных культур так же важно, как и Зеленая революция», — говорит профессор биосистематики Эрик Шранц.
Как работает система
Цианобактерии играют ключевую роль в захвате CO2 и производстве кислорода. Их светособирающие «антенны» связаны с двумя «фотосистемами».
«Первая фотосистема разделяет воду, при этом побочным продуктом выделяется кислород, — объясняет профессор биофизики Герберт ван Америнген. — Это создает электроны, которые перемещаются ко второй фотосистеме и обеспечивают другие реакции. Вместе системы способствуют конечному образованию сахаров».
Защита от повреждений
Ночью цианобактерии не захватывают CO2, но продолжают дышать. В результате различные системы насыщаются электронами, что становится опасным при наступлении света. «Могут создаваться свободные радикалы, способные повредить механизм фотосинтеза», — добавляет Ван Америнген.
По этой причине бактерии в темноте устанавливают сверхбольшую антенну, чтобы использовать световую энергию без повреждений. «Как только избыток электронов устранен и опасность миновала, часть антенны отключается и продолжает плавать в клетке».
Практическое значение
Это открытие подрывает существующие теории о работе таких антенн в фотосинтезе. Оно также имеет социальный аспект: цианобактерии используются в революционной технике разработки биотоплива как альтернативы нефти и газу в программе BioSolar Cells.
Коллега Ван Амерингена, Эрик Шранц, видит еще более широкую значимость. Усиление фотосинтеза — одно из направлений работы Вагенингенского UR, и такое фундаментальное понимание открывает новые приложения, даже в мире растений.
«Наши культуры в настоящее время используют световую энергию неэффективно. Менее одного процента преобразуется в биомассу, тогда как теоретически возможно десять процентов. Даже увеличение до двух процентов окажет огромное положительное влияние на производство продуктов питания во всем мире».
Понимание крайних случаев, таких как функционирование цианобактерий в условиях низкой освещенности, имеет огромную ценность, особенно в свете изменения климата.