Хотя свет является основой почти всей жизни на Земле, некоторые части этих химических реакций до сих пор оставались загадочными. Ученые впервые наблюдали зарождение фотосинтеза с помощью одного фотона. Подробности исследования опубликованы в журнале .
Что такое фотосинтез?
Фотосинтез — это невероятный процесс, посредством которого растения, водоросли и некоторые бактерии преобразуют световую энергию нашей звезды в химическую энергию в виде глюкозы.
Во-первых, пигменты хлорофилла в хлоропластах растительных клеток улавливают фотоны (частицы света). Энергия этих фотонов затем используется для ряда химических реакций, происходящих в тилакоидах. Это мембранные структуры, расположенные внутри хлоропластов. Затем световая энергия преобразуется в аденозинтрифосфат (или АТФ), молекулу, хранящую химическую энергию. Фотосинтез также производит восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат (или НАДФН), молекулу, которая переносит электроны и химическую энергию.
После образования АТФ и НАДФН фотосинтез превращает СО2 в глюкозу. Затем эта глюкоза используется в качестве источника энергии. В ходе этого процесса в атмосферу выделяется кислород, необходимый для поддержания жизни на Земле.
Ученые знали об этом процессе как минимум с конца 18 века. В течение следующих двух столетий по мере развития технологий стали ясны детали этого невероятно сложного процесса.
Обратите внимание: Большой адронный коллайдер обнаружил новые частицы.
Со временем также стало ясно, что хлоропласты должны быть очень чувствительны к свету. Мы знаем, что растения могут фотосинтезировать в тенистых условиях, где фотоны относительно рассеяны. Поэтому исследователи предположили, что для запуска процесса необходимо лишь небольшое количество таких фотонов. Однако никто еще не смог наблюдать этот критический первый шаг. Теперь это удалось.Достаточно одного фотона
В рамках этой работы команда Калифорнийского университета в Беркли изучала фотосинтезирующие пурпурные бактерии, также известные как не содержащие серы пурпурные бактерии. В отличие от растений и цианобактерий, они используют различные пигменты, называемые бактериохлорофиллами, для улавливания света и осуществления фотосинтеза. Мы также знаем, что у них есть общий древний предок с современными растениями и водорослями. Поэтому исследователи выбрали их в качестве объектов исследования.
Для своего эксперимента геохимики установили источник фотонов, способный испускать только два фотона за раз. Во время каждого теста первый излучаемый фотон поглощался сверхчувствительным детектором, а второй фотон попадал в эквивалент бактериального хлоропласта. Затем они заметили, что когда второй фотон попадает в цель, запускается фотосинтез. Исследователи провели этот тест более 1,5 миллиона раз, чтобы убедиться, что химическая реакция действительно вызвана этим фотоном, а не внешней силой.
Хотя мы знаем, что солнце испускает десятки фотонов на квадратный нанометр в секунду, это исследование показывает, что на самом деле для начала фотосинтеза требуется всего один фотон.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Хотя свет является основой почти всей жизни на Земле, некоторые части этих химических реакций до сих пор оставались несколько загадочными.