Fotosynteza w pigułce

Ogromna część żywych organizmów na Ziemi używa procesu fotosyntezy do przemiany energii świetlnej w chemiczną, a tym samym do zapewnienia sobie niezbędnych do życia związków organicznych. Większość tych organizmów wykorzystuje czerwone światło widzialne.

Standardowy proces fotosyntezy zakłada wykorzystanie chlorofilu A, w celu absorbowania promieni słonecznych i przetworzenia ich energii na użyteczne związki oraz tlen. Chlorofil A absorbuje światło czerwone o długości fali od 680 do 700 nm. Absorbowanie światła czerwonego zapewnia najbardziej efektywny proces fotosyntezy, w związku z czym jest najbardziej opłacalne dla fotosyntetyzującego organizmu. Długość fali świetlnej odpowiadającą 700 nm uważa się za pewien „limit” tlenowej fotosyntezy.

Jedyny wyjątek

Okazało się, że gdy niektóre cyjanobakterie są hodowane w świetle bliskiej podczerwieni (NIR, ang. near-infrared), standardowe układy zawierające chlorofil A są zamykane, a systemy zawierające chlorofil F przejmują kontrolę.

Naukowcy na łamach "Science" przedstawili biofizyczne badania fotosystemów z cyjanobakterii hodowanych w bliskiej podczerwieni (750 nm).

Do tej pory uważano, że chlorofil F jedynie absorbował światło, bez dalszego przetwarzania go. Nowe odkrycia sugerują, że ten typ chlorofilu odgrywa kluczową rolę w procesie fotosyntezy odbywającej się w zaciemnionych warunkach.

Naukowcom znana jest już cyjanobakteria – Acaryochloris, która używa chlorofilu D do przetwarzania fal świetlnych odpowiadających długościom podczerwieni. Ponieważ jednak ten proces występuje tylko w jednym, wspomnianym gatunku, co więcej zasiedlającym bardzo specyficzne środowisko, została uznana za wyjątkowy przypadek. Acaryochloris żyje pod zielonymi osłonicami, które zasłaniają większość światła widzialnego, pozostawiając jedynie to odpowiadające bliskiej podczerwieni.

Zysk dla ludzkości

Proces fotosyntezy wykorzystującej światło bliskiej podczerwieni musi być jeszcze dokładnie zbadany, natomiast podejrzewa się, że może on wprowadzić znaczące zmiany w produkcji pokarmów roślinnych, pomóc w tworzeniu roślin lepiej plonujących oraz takich, które będą w stanie lepiej radzić sobie w zmiennych warunkach świetlnych.

To odkrycie może być również pomocne w przypadku projektowania bakterii i glonów, które miałaby wytwarzać tlen w celu łatwiejszej terraformacji Marsa. – Na razie może to brzmieć jak fabuła filmu science fiction, ale agencje kosmiczne oraz prywatne firmy z całego świata aktywnie próbują przekształcić ten pomysł w rzeczywistość i chcą to uczynić w niedalekiej przyszłości – mówi chemik Elmars Krausz z Australian National University.