Ale to bardzo dobra wiadomość, która oznacza, iż hakowanie fotosyntezy naprawdę jest możliwe. O tym, co może z tego wynikać czytamy na łamach Nature. Implikacje dla świata powinny być znaczące, wszak fotosynteza napędza niemal całe życie na Ziemi – o ile założymy, że bez roślin nie byłoby i nas.
Czytaj też: Paliwo przyszłości z niczego. Ten imitujący fotosyntezę generator wodoru może odmienić świat
Proces ten można wykorzystać w nieco inny sposób: do produkcji paliw. Udział biorą wtedy również woda i promienie słoneczne, a produktem końcowym ich wykorzystania okazują się ekologiczne paliwa, stanowiące kuszącą alternatywę dla kopalnych, których eksploatacja wiąże się z emisjami gazów cieplarnianych.
Celem naukowców było jak najlepsze poznanie fotosyntezy zachodzącej w żywych komórkach. Wszystko to w ultraszybkich ramach czasowych liczonych w milionowych częściach sekundy. Szczególne zainteresowanie członków zespołu wzbudzały cząsteczki organiczne zwane chinonami, które mogą pobierać elektrony powstałe za sprawą fotosyntezy. Związki te są w stanie zarówno “podkradać” elektrony, jak i je oddawać. To z kolei stwarza okazję do przemieszczania ich w nowy sposób.
Hakowanie fotosyntezy w praktyce oznacza poznawanie procesów zachodzących na pierwszych jej etapach
Nikt wcześniej nie zbadał, w jaki sposób ta cząsteczka współgra z mechanizmami fotosyntezy na tak wczesnym etapie fotosyntezy: myśleliśmy, że po prostu używamy nowej techniki, aby potwierdzić to, co już wiedzieliśmy. Zamiast tego znaleźliśmy zupełnie nową ścieżkę i otworzyliśmy czarną skrzynkę fotosyntezy. wyjaśnia jedna z autorek badania, Jenny Zhang
Próbując zbadać, jak chinony zachowują się w fotosyntetyzujących sinicach, członkowie zespołu wykorzystali tzw. ultraszybką przejściową spektroskopię absorpcyjną. Jak się okazało, rusztowanie białkowe, w obrębie którego zachodzą pierwsze etapy reakcji chemicznych fotosyntezy jest “nieszczelne”. Dzięki temu elektrony mogą uciekać, co najprawdopodobniej zapewnia roślinom ochronę przed uszkodzeniami wywołanymi zbyt jasnym bądź dynamicznie zmieniającym się oświetleniem.
Możliwość wydobycia elektronów na wczesnych etapach fotosyntezy mogłaby sprawić, że cały proces będzie bardziej wydajny podczas produkcji czystych paliw z energii słonecznej. Poza tym możliwość regulowania fotosyntezy mogłaby oznaczać, że uprawy będą mniej narażone na uszkodzenia wynikające z obecności intensywnego światła słonecznego. Jak podsumowują autorzy tego przełomu (w który początkowo sam nie wierzyli!), kluczem do sukcesu było zastosowanie ultraszybkiej spektroskopii. Właśnie dzięki niej dało się śledzić przepływ energii w żywych komórkach fotosyntetycznych w skali femtosekundowej. Teraz pozostaje nam czekać na efekty postępów dokonujących się w dużej mierze dzięki inspiracją naturą.
