Takto príroda využíva chaos okolo seba. Chemici zistili, prečo je fotosyntetický zber svetla taký efektívny
Fotosyntéza je jeden z najdôležitejších procesov na Zemi. Vďaka nej rastliny za pomoci svetla, vody a oxidu uhličitého vytvárajú kyslík, ktorý je pre život na Zemi nevyhnutný.
Efektivita zachytávania svetla
Tento proces pomáha rastlinám a tým pádom aj životu prosperovať miliardy rokov. Chemici z celého sveta sa snažia prísť dlhé roky na to, ako tento proces prenosu energie cez proces na zachytávanie svetla môže byť tak účinný. Takmer každý absorbovaný fotón svetla totiž generuje elektrón, čo jav známy ako „near-unity quantum efficiency,“ uvádza portál Phys v tlačovej správe.

Ten vyjadruje, ako efektívne sa kvantový systém správa pri prevode fotónov na iný typ energie, ako je napríklad elektrický signál. Kvantová účinnosť (quantum efficiency) je v podstate číslo, ktoré vyjadruje pomer medzi počtom zachytených fotónov a počtom vytvorených užitočných nosičov náboja (elektrón, diera). „Near-unity quantum efficiency“ potom znamená, že takmer všetky zachytené fotóny sú úspešne konvertované na elektrón (prípadne dieru).
V novej štúdii publikovanej v žurnále Proceedings of the National Academy of Sciences sa vedcom z MIT podarilo poskytnúť potenciálne vysvetlenie toho, prečo je proces zachytávania svetla pri fotosyntéze tak účinný. Podarilo sa im totiž odsledovať prenos energie medzi proteínmi zachytávajúcimi svetlo, čo im umožnilo zistiť, že za zvyšovaním účinnosti prenosu energie stojí ich neorganizované usporiadanie.
Ako to dokázali?
K výsledkom vedci dospeli na základe študovania purpurových baktérií, ktoré patria medzi fotosyntetizujúce baktérie. Tieto baktérie sa často nachádzajú vo vodnom prostredí chudobnom na kyslík a bežne sa používajú ako model pre štúdie fotosyntetického zberu svetla.

V minulosti sa prostredníctvom ultrarýchlej laserovej spektroskopie podarilo pozorovať, ako sa energia pohybuje v rámci jedného z proteínov, ktorý zachytáva svetlo. Merať však ako sa energia pohybuje medzi jednotlivými proteínmi bola omnoho náročnejšia úloha.
Preto bolo potrebné vytvoriť syntetické membrány na nanometrovej škále, ktoré mali zloženie podobné skutočným bunkovým membránam. Riadením veľkosti týchto membrán, alebo ako ich vedci nazvali „nanodiskov“, dokázali kontrolovať vzdialenosť medzi proteínmi uloženými v nich. Výskumníci do nanodiskov vložili dve verzie proteínu slúžiaceho na zachytávanie svetla, ktoré sú známe ako LH2 (proteín zachytávajúci svetlo za normálnych svetelných podmienok) a LH3 (proteín zachytávajúci svetlo za znížených svetelných podmienok).
Pretože LH2 a LH3 absorbujú mierne odlišné vlnové dĺžky svetla, experti mohli znovu použiť ultrarýchlu spektroskopiu na pozorovanie prenosu energie medzi nimi.
Ukázalo sa, že pre bielkoviny, ktoré boli uložené blízko seba stačilo fotónu na prechod zhruba 6 pikosekúnd, zatiaľ čo na väčšiu vzdialenosť prechod trval 15 pikosekúnd. Samozrejme platí, že čím dlhšie fotón cestuje, tým je prenos energie menej efektívny.

Výsledky hovoria jasne
V konečnom dôsledku sa potom paradoxne ukázalo, že proteíny usporiadané do mriežkovej štruktúry vykazujú menej efektívny prenos energie, ako proteíny, ktoré sú organizované v náhodne vytvorených štruktúrach.
Vzhľadom na to, že v prírode, respektíve v biológii je organizácia často označovaná za „chaotickú“ alebo „náhodnú“ tieto zistenia sú pre vedcov extrémne dôležité. Znamená to totiž, že hoci rôzne biologické systémy pôsobia neorganizovane, v skutočnosti táto neorganizovanosť má hlbší zmysel – tým je efektívnejšie plnenie svojich úloh. Inak povedané, organizmy sa vyvinuli tak, aby chaotické usporiadane jednotlivých štruktúr využili vo svoj prospech.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Zemetrasenia na Zemi vraj spôsobuje Slnko. Vedci vypustili do sveta odvážnu teóriu

Nič silnejšie sme doteraz nezachytili. Zem bombardujú neznáme častice, ktoré vedcom zamotali hlavy

Vesmír pripomínal polievku: nová analýza Veľkého tresku preskúmala miliardy zrážok

Objavili sme prekvapivý cyklus. Medzi Zemou a Marsom sa deje niečo mimoriadne zvláštne

Nikto netušil, čo sa deje: Záhadný objekt k nám vysiela rádiové signály už od roku 1988
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

10 najbezpečnejších krajín v prípade vypuknutia tretej svetovej vojny: Jedna je za hranicami Slovenska
PREMIUMSlováci sa pretekajú za dôchodkom vo výške 26,20 eura. Odborník vysvetľuje krutú realitu našich penzií

111-ročný muž prezradil tajomstvo svojej dlhovekosti. Žiadne elixíry ani diéty, ale 4 jednoduché pravidlá

Dietológ odhalil pravdu o banánoch: Tento druh je elixírom pre črevá, no pozor by si mala dať jedna skupina ľudí

Obrovská tragédia v Rakúsku. Pod snehom zahynul 21-ročný Slovák, skupina nemala lavínové vybavenie
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Vedcom padla sánka, keď ju zbadali. 600 km nad pyramídami našli zvláštnu bublinu
- Lacný televízor sa už Slovákom nevyplatí. Výrobcovia chystajú zradu
- Nikto netušil, čo sa deje: Záhadný objekt k nám vysiela rádiové signály už od roku 1988
- S Mesiacom sa deje niečo čudné. Vedci objavili anomáliu, ktorá môže ohroziť ľudí
- Slováci dostanú 10 nových TV staníc zadarmo. Jedna zmena však poriadne zamrzí
-
- Lacný televízor sa už Slovákom nevyplatí. Výrobcovia chystajú zradu
- Vedcom padla sánka, keď ju zbadali. 600 km nad pyramídami našli zvláštnu bublinu
- S Mesiacom sa deje niečo čudné. Vedci objavili anomáliu, ktorá môže ohroziť ľudí
- Miliardové stíhačky môžu hodiť za hlavu. USA postavili zbraň budúcnosti za 71 dní
- Nikto netušil, čo sa deje: Záhadný objekt k nám vysiela rádiové signály už od roku 1988
-
- Ohromne zbohatnú a spasia celý svet. Veľmoc našla pod zemou nekonečný zdroj čistej energie
- Vedcom padla sánka, keď ju zbadali. 600 km nad pyramídami našli zvláštnu bublinu
- Slováci dostanú 10 nových TV staníc zadarmo. Jedna zmena však poriadne zamrzí
- NATO by malo na reakciu len pár minút. Na hraniciach EÚ sa deje niečo doteraz nemysliteľné
- Sledovanie TV bude drahšie. Známa služba zdražuje, je tu posledná šanca ušetriť
OpenAI počíta s prudkým nárastom tržieb, testuje už aj reklamu
Vyrobia nám ich Švédi. Slovenská armáda dostane moderné bojové vozidlá
Svitá nám na lepšie časy. Dôležitá slovenská firma pre elektromobilitu je konečne v zisku
Teslu čaká strmhlavý pád. Trh s elektromobilmi zaznamená veľké zmeny
Priestor dostanú elektromobily. Slovenská Kia ohlásila smelé plány na rok 2026
Na Slovensko dorazila lukratívna TV stanica. V strednej Európe ju ponúka jediný operátor
Na Európu sa rúti najväčšia pohroma v histórii. Miliardovým škodám sa už nedá vyhnúť, varujú experti
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

10 najbezpečnejších krajín v prípade vypuknutia tretej svetovej vojny: Jedna je za hranicami Slovenska
PREMIUMSlováci sa pretekajú za dôchodkom vo výške 26,20 eura. Odborník vysvetľuje krutú realitu našich penzií

111-ročný muž prezradil tajomstvo svojej dlhovekosti. Žiadne elixíry ani diéty, ale 4 jednoduché pravidlá

Dietológ odhalil pravdu o banánoch: Tento druh je elixírom pre črevá, no pozor by si mala dať jedna skupina ľudí

