Изследователи от SLAC National Accelerator Laboratory и Lawrence Berkeley National Laboratory (заедно със сътрудници от Швеция, Германия и Обединеното кралство) хвърлят нова светлина върху последната стъпка на фотосинтезата. Те са наблюдавали в атомни детайли как Фотосистема II, протеинов комплекс, който се среща в растенията, претърпява трансформация, която води до загуба на допълнителен кислороден атом.

Учените смятат, че откритията ще помогнат за създаването на пътна карта за оптимизиране на чистите енергийни източници. "Това наистина ще промени начина, по който мислим за Фотосистема II", казва Уве Бергман, учен и професор в University of Wisconsin-Madison, който е съавтор на научната статия по изследването, цитиран от Engadget.

Дали човешкото дълголетие изобщо има граница?Да имаш торта за рожден ден със 100 свещи е хубаво, но в днешно време не е нищо особено


Изследователите са направили "изображения с изключително висока разделителна способност" на различни етапи от процеса при стайна температура, което им е дало нова представа за това как и къде точно се произвежда кислородът. За илюстрация учените използват бейзбола.

"Центърът циклично преминава през четири стабилни състояния на окисление, известни като S0, S1, S2 и S3, когато е изложен на слънчева светлина", обясняват от SLAC. "На бейзболното игрище S0 би било началото на играта, когато играчът на началната база е готов да отиде да батира. S1-S3 са играчите на първа, втора и трета позиция." Въз основа на тази метафора батерът, който прави контакта, след който започва цялото движение, представлява процеса, при който растението поглъща слънчева светлина.

"Когато батерът удари топката, бягащият достига до основната база успешно, или, в случая на Фотосистема II, се освобождава една молекула кислород." Именно този последен етап (S4), където два кислородни атома се свързват, за да освободят една кислородна молекула, разкрива допълнителни стъпки на процеса, които досега не са били наблюдавани.

Видеото по-долу илюстрира процеса и откритията на екипа:

"По-голямата част от процеса, при който се получава кислород за дишане, се извършва в тази последна стъпка", казва Витал Ячандра, учен от Berkeley Lab и съавтор на статията, публикувана в Nature. "Но има няколко неща, които се случват в различни части на Фотосистема II и всички те трябва да се обединят накрая, за да успее реакцията. Точно както в бейзбола фактори като местоположението на топката и позицията на батерите и полевите играчи влияят на движенията, които играчът прави, за да стигне до хоума, така и белтъчната среда около каталитичния център влияе върху начина, по който протича тази реакция."

Изследователите очакват да публикуват допълнителни подробности, които хвърлят светлина върху процеса, по-късно тази година. „Ще използваме меки рентгенови лъчи, за да разберем по-добре химическите промени, които се случват в системата. Този нов подход ще продължи да движи напред тези изследвания и ще хвърли допълнителна светлина върху фотосинтезата", обясняват от екипа.

Защо мъжете и жените боледуват по различен начин Жените са по-склонни към боледуване от лупус, сочат медицинските данни. Съотношението при това автоимунно заболяване е 9:1 в полза на мъжете


Учените вярват, че резултатите ще им помогнат да "разработят изкуствени фотосинтетични системи, които имитират фотосинтезата, за да събират естествената слънчева светлина за преобразуване на въглеродния диоксид във водород и горива на въглеродна основа".

Ян Керн, друг съавтор и учен от Berkeley Lab, заявява пред Engadget: "Колкото повече научаваме за това как го прави природата, толкова по-близо сме до използването на същите принципи в процеси, създадени от човека, включително идеи за изкуствена фотосинтеза като чист и устойчив източник на енергия."