13℃ 3℃
november 7. Csenger, Rezső, Ernő, Florentin
Növénytermesztés

A fotoszintézis még mindig tartogat titkokat

Agrofórum Online

Egy úttörő felfedezés során a kutatók sikeresen „feltörték” a fotoszintézis kezdeti fázisait – azt a természetes folyamatot, amely a földi élővilág többségének működéséhez szükséges. Azáltal, hogy az ebből a folyamatból történő energia-kinyerés új módszerét felfedezték, az eredmények a jövőben utat nyithatnak a tiszta üzemanyagok és a megújuló energiaforrások előállítása előtt.

Nem tudtunk annyit a fotoszintézisről, mint gondoltuk, így az új elektronátviteli útvonal, amit felfedeztünk, egészen meglepő

– mondta a kutatást irányító Dr. Jenny Zhang a cambridge-i Yusuf Hamied Kémiai Tanszékről.

A Cambridge-i Egyetem vezetésével egy fizikusokból, kémikusokból és biológusokból álló nemzetközi csapat képes volt a fotoszintézist – azt a folyamatot, amelynek során a növények, algák és egyes baktériumok a napfényt energiává alakítják – élő sejtekben ultrarövid időskálán: a másodperc milliomod része alatt tanulmányozni.

Bár ez az egyik legismertebb és legjobban tanulmányozott folyamat a Földön, a kutatók úgy vélik, hogy a fotoszintézis még mindig tartogat titkokat. Az energiamozgást vizsgáló ultragyors spektroszkópiai módszerek segítségével a kutatók megállapították, hogy azok a vegyi anyagok, amelyek képesek elektronokat kivonni a fotoszintézisért felelős molekulaszerkezetekből, ezt már a kezdeti szakaszokban megteszik, nem pedig jóval később, ahogyan azt korábban gondolták. Az így „átalakított” fotoszintézis hatékonyabbá teheti a többletenergia kezelését, és új, hatékonyabb lehetőségeket teremthet a fotoszintézis energiafelhasználására. Az eredményekről a Nature című folyóirat március 22-i számában számoltak be.

Bár a fotoszintézis természetes folyamat, a tudósok azt is tanulmányozzák, hogyan lehetne ezt a jelenséget az éghajlati válság kezelésére felhasználni, a fotoszintézis folyamatainak utánzásával, például úgy, hogy a napfényből és a vízből tiszta üzemanyagot állítanak elő.

Zhang és kollégái kezdetben azt próbálták megérteni, hogy miért képes a kinon nevű gyűrű alakú molekula elektronokat „elcsenni” a fotoszintézis során. A kinonok gyakoriak a természetben, és könnyen tudnak elektronokat felvenni és leadni. Ezért a kutatók egy ultrarövid tranziens abszorpciós spektroszkópiának nevezett eljárást alkalmaztak annak tanulmányozására, hogyan viselkednek a kinonok a fotoszintetizáló cianobaktériumokban.

Azt még senki sem tanulmányozta igazán, hogy ez a molekula miként lép kölcsönhatásba a fotoszintetikus rendszerekkel a fotoszintézis ilyen korai szakaszában: azt hittük, hogy csak egy új módszert használunk arra, hogy megerősítsük azt, amit már addig is tudtunk. Ehelyett egy teljesen új útvonalat találtunk, ezáltal egy kicsit még jobban feltártuk a fotoszintézis fekete dobozát

– magyarázta Zhang.

A tudósok ultrarövid idejű spektroszkópiát alkalmaztak az elektronok megfigyelésére, és megállapították, hogy a fotoszintézis kezdeti kémiai reakcióit végző fehérje „lyukas”, így az elektronok el tudnak szökni. Ez a szivárgás segíthet a növényeknek megvédeni magukat az erős vagy gyorsan változó fény okozta károsodástól.

– A fotoszintézis folyamatainak vizsgálata igencsak lenyűgöző – mondta Tomi Baikie, a Cambridge-i Cavendish Laboratórium munkatársa. – Általában szigorúan szabályozott anyagokon dolgozunk, de a sejteken belüli töltésátvitel megfigyelése rendkívüli lehetőségeket nyit meg a természet működésének új felfedezései előtt.

– Mivel a fotoszintézisből származó elektronok szétszóródnak a rendszer egészében, ez azt jelenti, hogy hozzáférhetővé válnak – tette hozzá Dr. Laura Wey, a kutatás egyik vezető szerzője, aki a Biokémiai Tanszéken végezte a munkát, és jelenleg a finnországi Turkui Egyetemen dolgozik. – Az a tény, hogy eddig nem tudtunk ennek a folyamatnak a létezéséről, izgalmas, hiszen így még több energiát nyerhetünk belőle a megújuló energiaforrások számára.

A kutatók szerint az, hogy a fotoszintézis folyamatának egy korábbi szakaszában már képesek lennénk kivonni a töltést, hatékonyabbá tehetné a folyamatot a fotoszintetikus folyamatok módosításakor, amelynek segítségével tiszta üzemanyagokat lehetne előállítani a Nap energiájából. Ezen túlmenően a fotoszintézis szabályozásának lehetősége azt is jelenthetné, hogy a növényeket alkalmasabbá tehetnénk arra, hogy tolerálják az intenzív napfényt.

Sok tudós próbált már a fotoszintézis egy korábbi szakaszában elektronokat kivonni, de akkor még úgy vélték, hogy ez nem lehetséges, mert az energia túlságosan mélyen beépül a fehérjeszerkezetbe. Az a tény, hogy mi most már képesek vagyunk egy korábbi szakaszban kinyerni őket, észbontó. Először azt hittük, hogy hibát követtünk el: időbe telt, mire meggyőződtünk róla, hogy tényleg sikerült

– mesélte Zhang.

A felfedezés kulcsa az ultragyors spektroszkópiai módszer alkalmazása volt, amely lehetővé tette a kutatók számára, hogy femtoszekundumos – a másodperc ezredrészének trilliomod részének megfelelő – skálán kövessék az energiaáramlást az élő fotoszintetikus sejtekben.

– Ezeknek az ultragyors módszereknek a használata lehetővé tette számunkra, hogy jobban megértsük a fotoszintézis kezdeti mozzanatait, amelytől a Föld élővilága is nagyban függ – hangsúlyozta Christopher Howe professzor, a biokémiai tanszék munkatársa.

Forrás: https://scitechdaily.com/ingenious-photosynthesis-hack-paves-way-for-renewable-energy-breakthroughs/

Agrofórum Hírlevél
Iratkozzon fel az Agrofórum hírlevélre!

A feliratkozást követően a rendszer egy megerősítő emailt fog küldeni a megadott email címre. Ha nem érkezne meg a levél, kérjük nézze meg a spam vagy Gmail esetén a Promóciók és az Összes levél mappát.

Ekkor érkezhet az első hó, meglepően közel állunk hozzá

2025. november 5. 13:10

Lesz-e kemény tél és havazás, hótakaró, ami megvédi az őszi vetéseket? A válasz ma még bizonytalan, de a meteorológusok jósolni már tudnak.

Verjük ki a fejünkből az áprilisi kukoricavetést? Izgalmas kísérlet hozott megdöbbentő eredményt

2025. november 4. 09:10

Az idei év is megmutatta, micsoda lutri a kukoricatermesztés – nemcsak Magyarországon, de globálisan is. A gazdák máris drasztikus váltáson törik a fejüket.

Rejtélyes módon fejlődött harsány zöld kukorica a csontszáraz talajban, de van vele egy óriási bökkenő

2025. november 1. 13:10

Lehet csapadék és öntözés nélkül kukoricát termeszteni? A válasz nem lehet egyértelműen tagadó, amint azt egy különös eset is mutatja.

Nincs annál rosszabb ötlet, mint sós vízzel öntözni – kipróbálták, ez történt a növényekkel

2025. október 30. 09:10

Ha van elég víz a Földön, miért szomjaznak egyre többet a kultúrnövényeink? A sós víz öntözésben való felhasználási lehetőségeit kutatták, érdekes következtetésekre jutva.

Mikroműanyagok a Balatonban

2023. május 4. 14:04

Bizonyossá vált, hogy a Balatonban is vannak 50-100 µm-es mikroműanyagok, amelyek bejuthatnak a nagy vízibolha tápcsatornájába – közölték a MATE és az ELKH Balatoni Limnológiai Kutatóintézet kutatói.

Málnatermesztés agrárerdészeti módszerekkel?

2023. április 18. 10:41

A MATE Kertészettudományi Intézet Gyümölcstermesztési Kutatóközpont Fertődi Kutatóállomásán napjaink meteorológiai szélsőségeinek kiküszöbölésére technológiai kísérletekben, árnyékolási rendszerekben, agrárerdészeti módszerekkel keresik a megoldást a szélsőségek tompítására.

Kutatások szerint 2050-ig 80%-kal csökkenthető a műtrágyákból származó szén-dioxid-kibocsátás

2023. április 21. 11:44

A kutatók kiszámították a műtrágyák teljes életciklusának szén-dioxid-kibocsátását, amelyek a teljes üvegházhatást okozó gázkibocsátás mintegy öt százalékáért felelősek.

Lehet-e tervezni a torma csípősségét?

2022. február 12. 10:36

A torma csípősségéért felelős hatóanyag egy nagyon jó gombaölő szer is, ezen sokkal relevánsabban lehet megvizsgálni a növény-gomba interakciót, mint a sztenderd modellnövények esetében.