Atradimas gali pakeisti energijos ateitį: dumbliai geba išgauti energiją beveik be šviesos
Naujausi mikroskopinių organizmų tyrimai rodo, kad fotosintezės ribos yra gerokai lankstesnės, nei manyta iki šiol. Mokslininkai nustatė mechanizmą, leidžiantį vienai dumblių rūšiai išlikti ir gaminti energiją ten, kur šviesos beveik nėra.
Kaip išgauti energiją iš šviesos, kai aplink vyrauja tamsa?
Daugelį dešimtmečių buvo laikoma, kad fotosintezė griežtai priklauso nuo tam tikro matomos šviesos diapazono, daugiausia raudonos ir mėlynos šviesos. Būtent šie bangos ilgiai suteikia pakankamai energijos, kad vyktų gyvybei būtinos cheminės reakcijos. Tačiau daugelyje natūralių aplinkų, pavyzdžiui, giliuose drumstuose vandenyse ar stipriai užtemdytuose miškuose, tokios šviesos kiekis sumažėja beveik iki minimumo.
Tokiomis sąlygomis gali gyventi vienaląstis dumblis Trachydiscus minutus, tapęs naujausių „Osaka Metropolitan University“ mokslininkų tyrimų objektu. Šis organizmas išvystė neįprastą strategiją, leidžiančią panaudoti tolimosios raudonos šviesos ruožą – anksčiau laikytą menkai tinkamu fotosintezei.
Šio proceso pagrindas slypi ne naujame pigmente, o esamo pigmento organizacijoje. Chlorofilas a pats savaime negali efektyviai sugerti tolimosios raudonos šviesos, tačiau dumblyje jis išdėstomas itin glaudžiose, tarpusavyje „bendradarbiaujančiose“ struktūrose. Specialiame baltyminiame komplekse chlorofilo molekulės atsiduria labai arti viena kitos ir sudaro vadinamuosius pigmentų klasterius.
Trūkstama grandis fotosintezės tyrimuose
Tokia neįprasta sandara, apibūdinama kaip tetramerinis kompleksas iš dviejų skirtingų porų subvienetų, leidžia pasireikšti energijos pasidalijimui tarp molekulių. Dėl to net labai silpnos šviesos energija gali būti veiksmingai „pagauta“ ir panaudota fotosintezės procese.
Ypač svarbu tai, kad šiam mechanizmui nereikia chemiškai modifikuoti pigmentų. Vietoj to gamta problemą sprendžia preciziškai išdėliodama molekules erdvėje. Tai sukelia energijos delokalizaciją – reiškinį, kai energija tarsi pasiskirsto per daugelį molekulių vienu metu. Toks sprendimas skiriasi nuo anksčiau žinomų strategijų, taikomų kai kurių bakterijų ar dumblių.
Šis atradimas reikšmingas ne tik biologijai, bet ir ateities technologijoms. Organizmai, gebantys panaudoti labai mažos energijos šviesą, gali įkvėpti kurti efektyvesnes dirbtinės fotosintezės sistemas. Tai galėtų būti pritaikoma biokuro gamyboje, taip pat žemės ūkyje – ypač vietovėse, kur saulės šviesos trūksta.
Be to, tirtas dumblis priklauso organizmų grupei, galinčiai kaupti didelius aliejų kiekius, todėl jis laikomas potencialiai vertingu energetinių žaliavų šaltiniu. Šios savybės derinys su gebėjimu efektyviai naudoti silpną šviesą atveria naujas perspektyvas tvaresnei energijos gamybai.
Šaltiniai: „Eureka Alert“, „Journal of the American Chemical Society“.
