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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneEfektivita 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

Vedci možno zistili, ako sa na Zem dostala voda. 370 svetelných rokov od nás našli silnú stopu

Je 10-krát účinnejšia než bežné lieky. Vedci odhalili tajnú zbraň jedovatých hadov, toto nečakali

Čína začala stavať dlhú trať kvôli Európe. Drahý projekt má úplne obísť Rusko

Prvý mimozemský život môže byť za rohom. Jej objav však spustí veľký konflikt, tvrdia experti

Vedci našli kvantový stav, ktorý klasické modely nevedeli predpovedať. Výsledok je ohromujúci
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slovák po boku Bezosa s majetkom 240 miliárd eur: Jeho lietajúce auto teraz čaká rozhodujúci krok
PREMIUM„Všetko napísané po roku 2022 môže byť otrávené AI,“ tvrdí odborník. Firmy platia miliardy za staršie texty

84 % Slovákov si všimlo skryté zdražovanie: Za rovnaké peniaze dostávame čoraz menej

Nechuť do práce nemusí byť lenivosť: Nový výskum spája stratu motivácie s chýbajúcimi vitamínmi

Minimálny dôchodok stúpne na 472,40 eura. Toto je 7 noviniek, ktoré pocítia Slováci vo svojich peňaženkách
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- Číňania chystajú SUV ako Defender za zlomok ceny. Novinka má stáť okolo 17 900 €
- Zaklínač práve dostal brutálnu konkurenciu. Nové fantasy prináša vec, aká tu ešte nebola
- Fotovoltiku ti pribrzdia a oberú o časť výroby. Začalo platiť nové obmedzenie pripojenia
- Toto sa Volkswagenu podarilo. Lacný elektromobil ľudia vypredali na 10 mesiacov dopredu
-
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- Slovenskí vodiči si musia dať pozor na nové radary. Rozdávajú pokuty aj bez zastavenia
- Zaklínač práve dostal brutálnu konkurenciu. Nové fantasy prináša vec, aká tu ešte nebola
- Maličký európsky štát bude vyrábať rakety proti dronom. Sú drobné, lacné a Rusov pripravia o veľkú výhodu
- Číňania chystajú SUV ako Defender za zlomok ceny. Novinka má stáť okolo 17 900 €
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Už mesiac ju ľudia nevedia prestať sledovať
- Slovenskí vodiči si musia dať pozor na nové radary. Rozdávajú pokuty aj bez zastavenia
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- 2,6 kilometra pod zemou vzniká baňa novej generácie. Diesel v nej nahradilo 66 elektrických strojov
- Slovensko našlo spojenca pre nový jadrový reaktor. S rovnakou technológiou je roky pred nami
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slovák po boku Bezosa s majetkom 240 miliárd eur: Jeho lietajúce auto teraz čaká rozhodujúci krok
PREMIUM„Všetko napísané po roku 2022 môže byť otrávené AI,“ tvrdí odborník. Firmy platia miliardy za staršie texty

84 % Slovákov si všimlo skryté zdražovanie: Za rovnaké peniaze dostávame čoraz menej

Nechuť do práce nemusí byť lenivosť: Nový výskum spája stratu motivácie s chýbajúcimi vitamínmi

