Naukowcy z amerykańskich laboratoriów SLAC i Lawrence Berkeley wraz z badaczami z innych krajów odkryli kluczową tajemnicę fotoukładu II – kompleksu białek w roślinach, glonach i sinicach, który bierze udział w fotosyntezie. Więcej o odkryciu uczonych możemy dowiedzieć z artykułu naukowego na łamach Nature.
Czytaj też: Fotosynteza zhakowana. To odkrycie może uratować ziemskie uprawy
Za pomocą lasera rentgenowskiego zdołano odkryć więcej etapów, jakie zachodzą w trakcie reakcji. Także na poziomie atomowym. Jak tłumaczą w komunikacie prasowym naukowcy, podczas fotosyntezy mamy do czynienia z centrum uwalniania tlenu w fotoukładzie II, które składa się z czterech atomów manganu i jednego atomu wapnia połączonych atomami tlenu.
Fotosynteza (prawie) bez żadnych tajemnic. Porównano reakcję do gry w baseballa
Naukowcy w obrazowy sposób tłumaczą, jak wygląda proces, porównując go do gry w baseballa. Centrum rozszczepiania wody przechodzi przez cztery stabilne stopnie utlenienia S0-S3. Pierwszy byłby początkiem gry, kiedy to zawodnik z pałką odbija piłkę i biegnie na pierwszej bazy. Przy kolejnych uderzeniach piłką gracz przesuwa się o kolejną bazę, aż wreszcie przy czwartej piłce wbiega do ostatniej bazy (S4), gdzie uwalniany jest właśnie cząsteczkowy tlen.
Dzięki laserowi rentgenowskiemu udało się zaobserwować ten stan podczas fotosyntezy przeprowadzanej przez sinice. Odkryto, że w S4 zachodzą dodatkowe etapy reakcji, których nigdy wcześniej nie widziano. To tutaj, zdaniem Vittala Yachandry z Laboratorium w Berkeley, zachodzi większość procesu wytwarzania cząsteczkowego tlenu. Niemniej inne etapy reakcji są również kluczowe, bo tylko współdziałanie ich wszystkich przyczynia się do powodzenia procesu.
Czytaj też: Ta roślina nie wykorzystuje fotosyntezy. Skąd czerpie więc energię?
Okazuje się, że to nie koniec prac nad śledzeniem fotosyntezy. Rychły rozwój technologii laserowej może pomóc w jeszcze dokładniejszych obserwacjach. Na 2023 rok planowane jest w laboratorium SLAC uruchomienie bardzo silnego lasera, którego częstotliwość powtarzania (ang. repetition rate) może wzrosnąć z obecnych 120 impulsów na sekundę nawet do miliona na sekundę. Taki laser pozwoli badać wiele procesów w skali dotąd jeszcze nieznanej. Tyczy się to również fotosyntezy.