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

Nemá tam čo robiť. Astronómovia našli ľad tam, kde ho nikto nečakal

Zem ukrýva palivo na tisícky rokov. Ak ľudstvo prekoná výzvu, čaká ho neobmedzený pokrok

Vedci odkryli blízko Slovenska 6000-ročné tajomstvo. Pod starým pohrebiskom našli záhadný tunel

Ohnivá guľa nad Európou vystrašila tisíce ľudí. Zvláštny objekt prerazil strechu domu

Vedci nechápali: ChatGPT vyriešil 2000-ročný matematický problém kurióznym spôsobom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Dovolenkovú destináciu Slovákov zasiahlo viacero zemetrasení: Sociálne siete zaplavili obavy, odborníci reagujú
PREMIUMLeonard pracuje na psychiatrickom oddelení: „Liečime ľudí s psychózou a schizofréniou, s kazajkami sme sa nikdy nestretli“

Putinova elitná jednotka sa rozkladá. Šéfa tajných agentov prezradila banálna chyba

Lekár ťa môže nahlásiť polícii do 5 dní: Pokuta 50 eur hrozí vodičom, ktorí podcenia jednoduché pravidlá

Slovákov zasiahne drahšie tankovanie. Vyššie palivové príplatky však čakajú aj tých, čo nemajú auto
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Vedci odhalili jedno z najväčších ložísk na planéte. Má hodnotu 1,5 bilióna dolárov
- Nová TV stanica ohromila Slovensko. Za pár dní ju videli státisíce, dostupná je takmer pre všetkých
- Zostrelili UFO a kruto za to zaplatili. 23 sovietskych vojakov podľa CIA postihol desivý osud
- Vedci odkryli blízko Slovenska 6000-ročné tajomstvo. Pod starým pohrebiskom našli záhadný tunel
- Štyri roky naň čakáme. Globálny hit sa vracia a dostal aj prídavok, ktorý si ľudia nevšimli
-
- Nová TV stanica ohromila Slovensko. Za pár dní ju videli státisíce, dostupná je takmer pre všetkých
- Vedci odhalili jedno z najväčších ložísk na planéte. Má hodnotu 1,5 bilióna dolárov
- Štyri roky naň čakáme. Globálny hit sa vracia a dostal aj prídavok, ktorý si ľudia nevšimli
- Zlomový moment pre streamovacie služby. Filmy už online tak skoro neuvidíš
- Zostrelili UFO a kruto za to zaplatili. 23 sovietskych vojakov podľa CIA postihol desivý osud
-
- Američania niečo chystajú na Rusov. Prevážali „Putinov“ najmodernejší bojový systém
- Rusko má len 250 sekúnd na reakciu. Ukrajina ukázala novú balistickú raketu domácej výroby (VIDEO)
- Nová TV stanica ohromila Slovensko. Za pár dní ju videli státisíce, dostupná je takmer pre všetkých
- Vojenskí experti v strehu. Čínska stíhačka J-35 dobehla USA unikátnou vlastnosťou
- Na fronte sa deje niečo nečakané. Ukrajina nasadila zabudnutú „zbraň“, ktorú mnohí odpísali
Tesla spustí výrobu AI čipov v rámci projektu Terafab
Nemci dostali palivový šok. Ceny benzínu a nafty letia nahor najrýchlejšie v celej EÚ
BMW v roku 2025 klesol čistý zisk, napriek tomu prekonalo prognózy analytikov
Podvodníci útočia na citlivé údaje Slovákov. Zneužívajú Všeobecnú zdravotnú poisťovňu
Krok vpred: Slovensko rozširuje spoluprácu s lídrami v oblasti umelej inteligencie
SPP si poistilo ruský plyn: Nová dohoda vraj zaručuje najvýhodnejšie ceny na trhu
Obnoviteľné zdroje energie hrajú prím. Nemci ukazujú cestu celému svetu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Dovolenkovú destináciu Slovákov zasiahlo viacero zemetrasení: Sociálne siete zaplavili obavy, odborníci reagujú
PREMIUMLeonard pracuje na psychiatrickom oddelení: „Liečime ľudí s psychózou a schizofréniou, s kazajkami sme sa nikdy nestretli“

Putinova elitná jednotka sa rozkladá. Šéfa tajných agentov prezradila banálna chyba

Lekár ťa môže nahlásiť polícii do 5 dní: Pokuta 50 eur hrozí vodičom, ktorí podcenia jednoduché pravidlá

