Vědci poznamenávají, že nepolapitelný chybějící krok v konečné fázi fotosyntézy

Výzkumníci z SLAC National Accelerator Laboratory a Lawrence Berkeley National Laboratory (spolu se spolupracovníky ve Švédsku, Německu a Spojeném království) vrhnout nové světlo V posledním kroku fotosyntézy. Pozorovali v atomových detailech, jak Photosystem II, proteinový komplex nalezený v rostlinách, prochází transformací, která vede ke ztrátě dalšího atomu kyslíku. Vědci věří, že objevy pomohou poskytnout plán pro zlepšení čistých zdrojů energie. „Opravdu to změní způsob, jakým přemýšlíme o Systému dva,“ řekl Uwe Bergmann, vědec a profesor na University of Wisconsin-Madison, který je spoluautorem článku.

Vědci pořídili „snímky s ultravysokým rozlišením“ různých fází procesu (při pokojové teplotě), což jim poskytlo nový pohled na to, jak a kde přesně vzniká kyslík. Baseball může nabídnout jednoduchou (i když poněkud vynucenou) metaforu pro ilustraci procesu. „Centrum prochází čtyřmi stabilními oxidačními stavy, definovanými jako S0 až S3, když je vystaveno slunečnímu záření,“ vysvětluje SLAC. „Na baseballovém hřišti bude S0 startérem hry, když je hráč doma připraven odpalovat. S1-S3 budou hráči na prvním, druhém a třetím místě.“ Na základě této metafory, těsto kontaktující přední běžce naznačuje, že těsto absorbuje foton slunečního světla. „Když je zasažen čtvrtý míč, hráč sklouzne domů, zaznamená běh nebo v případě druhého obrázkového systému uvolní jednu molekulu dýchatelného kyslíku.“ Je to poslední fáze (S4, mezi třetí základnou a posuvným domem v naší metafoře), kterou poprvé zobrazili, kde se dva atomy kyslíku spojí, aby uvolnily molekulu kyslíku, odhalující další kroky, které jsme předtím neviděli.

Video níže ukazuje proces a objevy týmu.

„Většina procesů, které produkují dýchatelný kyslík, probíhá v tomto posledním kroku,“ řekl Vital Yachandra, vědec z Berkeley Lab a spoluautor článku. Publikováno v Příroda. „Ale v různých částech druhého obrazového systému se děje mnoho věcí a všechny se musí nakonec sejít, aby byla reakce úspěšná. Stejně jako v baseballu se faktory, jako je pozice míče a pozice baseballu, hráči v poli ovlivňují pohyby, kterými se hráč dostane k domovské základně, prostředí proteinu kolem katalytického centra ovlivňuje, jak k této interakci dochází.“

Vědci očekávají, že později v tomto roce zmodernizují rentgenové paprsky, aby do procesu vnesli více světla. Bude používat rychlost opakování 1 milion úderů za sekundu, což je nárůst oproti 120 úderům za sekundu použitých v tomto experimentu. „Díky těmto upgradům budeme schopni shromáždit data za několik dní během několika hodin,“ řekl Bergman. „Budeme také schopni používat měkké rentgenové záření k dalšímu pochopení chemických změn, ke kterým v systému dochází. Tyto nové schopnosti budou i nadále pohánět tento výzkum vpřed a vrhnout nové světlo na proces fotosyntézy.“

Tým věří, že jim zjištění pomohou „vyvinout umělé fotosyntetické systémy, které napodobují fotosyntézu za účelem sklizně přirozeného slunečního světla za účelem přeměny oxidu uhličitého na vodík a paliva na bázi uhlíku“. Jean Kern, spoluautor a další vědec z Berkley Lab, řekl: „Čím více víme o tom, jak to příroda dělá, tím blíže jsme k použití těchto principů v procesech vytvořených lidmi, včetně myšlenek umělé fotosyntézy jako čisté a udržitelné energie. zdroj.“

Všechny produkty doporučené Engadget vybírá náš redakční tým nezávisle na mateřské společnosti. Některé z našich příběhů obsahují přidružené odkazy. Pokud si něco koupíte prostřednictvím některého z těchto odkazů, můžeme získat provizi přidružené společnosti. Všechny ceny jsou správné v době zveřejnění.