Felfedezték a fotoszintézis egy teljesen új típusát

Egy új felfedezés gyökerestül megváltoztathatja az ismereteinket a fotoszintézis alapvető mechanizmusai terén és a tankönyveket is átírhatja. Ezen felül azt is megváltoztathatja, hogy hogyan kutassunk mostantól a földönkívüli élet után és a növények módosítását is lehetővé teheti – hogy azok képesek legyenek magasabb hullámhosszú fény felhasználására is.

A kutatást az Imperial College London kutatói vezették és rengeteg más ország kutatóintézetei is részt vettek benne.

A Földi élet jelentős része használja a vörös látható fényt a fotoszintézis folyamatához, azonban a most felfedezett új típus a közel infravörös fényt használja ehelyett. A jelenséget több cianobaktériumnál is megfigyelték – például a Yellowstone és az ausztrál tengerpartok köveinek bakteriális szőnyegeiben.

Fotoszintézis a vörös határon túl

Az általános fotoszintézis zöld pigmenteket használ – klorofill-A -, amivel nemcsak összegyűjtik a fényt, hanem az energiája segítségével hasznos vegyületeket és oxigént hoznak létre. A klorofill-A tulajdonságai miatt, csak a vörös fény energiáját képes felhasználni a fotoszintézishez.

Mivel a klorofill-A, minden általunk ismert növényben, algában és cianobaktériumban jelen van, ezért úgy gondoltuk, hogy a vörös fény energiája egy ‘vörös határt’ szab a fotoszintézisben – ami az oxigén előállításához szükséges minimális energia mennyiség. Ezt a vörös határt az asztrobiológiában is felhasználják, hogy eldöntsék egy adott csillag bolygói képesek e teret adni az összetett élet kialakulásának.

Azonban amikor a cianobaktériumokat közel infravörös fény mellet növesztik az általános klorofill-A rendszer leáll és egy másik rendszer lép a helyébe, ami a klorofill-F nevű pigmentet használja fel.

Eddig úgy gondolták, hogy a klorofill-F csak a fény begyűjtésében játszik szerepet, viszont az új kutatás megmutatja ehelyett a klorofill-F-nek kulcsfontosságú szerepe van az árnyékos környezetben lejátszódó fotoszintézisben, aminél az alacsonyabb energiájú infravörös fényt használják fel az összetett kémiai folyamataikhoz. Ezzel ez a típusú fotoszintézis átlépi a vörös határt.

“A fotoszintézis új formája miatt át kellet gondolnunk, hogy mit is tartunk lehetségesnek,” mondta Bill Rutherford, a kutatás vezetője. “Ez azt is megváltoztatja, hogy mit tudunk az általános fotoszintézis szívében lévő fontos eseményekről. Ez egy tankönyveket átíró dolog.”

Megóvni a fénytől

Már korábban is ismertek egy olyan cianobaktérium fajt – Acaryochloris -, ami képes volt a vörös határt meghaladó fotoszintézisre, azonban mivel akkor még úgy gondolták, hogy csak annál a fajnál van jelen, ezért a különleges élőhelyük számlájára írták a jelenséget. Az Acaryochloris a zöld aszcídiák alatt élnek, melyek kiszűrik a látható fény jelentős részét, csak a közel infravörös sugarakat engedve át.

A most felfedezett klorofill-F alapú fotoszintézis egy harmadik típus, ami az előzőnél lényegesen elterjedtebbnek tűnik. Azonban még így is csak különleges infravörös fényben gazdag árnyékos környezetben használják őket – normális fényviszonyok mellett továbbra is a fotoszintézis hagyományos formáját alkalmazzák.

Az eddigi elméletek szerint a vörös határon túli fotoszintézis súlyos sérüléseket okozhat az élőlényeknek, de az új tanulmány megmutatta, hogy ez nem jelent problémát egy stabil árnyékos környezetben.

“A vörös határ felett működő fotoszintézis felfedezése megváltoztatja, hogy mit gondolunk a fotoszintézis energiaszükségleteiről,” mondta Andrea Fantuzzi, a tanulmány egyik társszerzője. “Ez betekintést enged a fény energiájának felhasználásában és azokba a mechanizmusokba, melyek megvédik a rendszert a fény által okozott sérüléséktől.”

Ezek a felfedezések segíthetnek a kutatóknak abban, hogy olyan növényeket hozzanak létre, melyek hatékonyabban használják a fotoszintézisüket és ezt ezeknek a különleges cianobaktériumok további vizsgálatával érhetik el.

A rendszer vizsgálat további dolgokat árulhat el, melyeket nem láttunk a hagyományos klorofill-A rendszerekben. Jelenleg a többi klorofillre általában ‘kiegészítő’ klorofillekként hivatkoznak, amíg a mostani felfedezések szerint ezeknek a pigmenteknek sokkal fontosabb és összetettebb szerepük lehet a fotoszintézisben mint azt eddig gondolták.

“Ez egy fontos felfedezés a fotoszintézis terén, ami egy olyan folyamat, aminek kritikus szerepe van a világot élelemmel ellátó termények biológiájában. Az ehhez hasonló felfedezések tovább feszegetik az életről szerzett ismereteinket,” mondta Peter Burlinson, a kutatásban közreműködő tudós.

Forrás: science.sciencemag.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.