Cercetătorii au înțeles, în sfârșit, cum începe fotosinteza cu un singur foton

Lumina este baza pentru aproape toate formele de viață de pe Pământ. Folosind energie de la Soare, plantele, algele și unele bacterii creează molecule de zahăr complexe care servesc drept fundații pentru majoritatea lanțurilor alimentare din natură. Dar unele părți ale acestei reacții chimice care hrănește lumea au rămas oarecum un mister; asta până acum.

Cercetătorii au observat pentru prima dată cum începe fotosinteza cu doar un singur foton, relatează LiveScience.

„O cantitate uriașă de muncă, teoretică și experimentală, a fost depusă în toată lumea pentru a înțelege ce se întâmplă după ce fotonul este absorbit. Dar ne-am dat seama că nimeni nu vorbea despre primul pas”, a declarat într-un comunicat Graham Fleming, chimist la Universitatea California Berkeley din SUA și coautor al noii cercetări.

În ce condiții are loc fotosinteza?

Atunci când lumina atinge cloroplastul unei plante, acesta absoarbe energia de la fotonii primiți și o folosește pentru a transforma dioxidul de carbon și apa în glucoză și oxigen, datorită unui pigment numit clorofilă. Fleming și echipa sa au descris procesul într-un studiu publicat recent în revista Nature.

Oamenii de știință știu despre acest proces cel puțin de la sfârșitul anilor 1700, dar a fost nevoie de mai mult timp pentru a desluși detaliile precise. O echipă de oameni de știință francezi au izolat pentru prima dată clorofila la începutul anilor 1800, iar până la sfârșitul secolului, botanistul Theodor Wilhelm Engelmann a descoperit rolul acesteia în absorbția luminii solare, potrivit unui articol din 2019 publicat în Annals of Botany.

Cercetătorii au făcut mai multe progrese în determinarea biochimiei fotosintezei de-a lungul secolului XX, descoperind, de exemplu, că electronii excitați ajută la transferul de energie prin cloroplaste.

Ei au realizat, de asemenea, că aceste cloroplaste trebuie să fie foarte sensibile la lumină. La urma urmei, plantele utilizează fotosinteza în condiții de umbră, iar fotonii dintr-o rază de Soare sunt relativ difuzi.

Un singur foton, suficient încât să declanșeze fotosinteza

Oamenii de știință au emis ipoteza că este nevoie de numai un număr mic de fotoni pentru a declanșa procesul. Cu toate acestea, nimeni nu reușise să observe cu succes acest prim pas crucial.

În noul studiu, cercetătorii au analizat bacteriile fotosintetice purpurii, care au un strămoș străvechi cu plantele și algele din zilele noastre. Aceștia au creat o sursă de fotoni care scuipă doar doi fotoni pe rând. În timpul fiecărui test, primul foton emis a fost absorbit de un detector ultrasensibil, în timp ce celălalt a lovit echivalentul bacteriei unui cloroplast. În mod sigur, atunci când al doilea foton și-a atins ținta, a început fotosinteza.

Cercetătorii au efectuat acest test de peste 1,5 milioane de ori pentru a se asigura că cel de-al doilea foton, și nu o forță exterioară, a declanșat reacția chimică. Acest lucru a confirmat că un singur foton a fost suficient pentru a declanșa fotosinteza.

Vă mai recomandăm și: 

Studiu revoluționar: Plantele elimină din aer toxinele care cauzează cancer

Goana globală după colagen distruge pădurile din Brazilia

Păsările își pot opri și porni sistemul de navigație în mod natural, arată un studiu

O specie de broască braziliană ar putea fi primul exemplu de amfibian care polenizează florile