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.

Csak a fele repce érkezik – mi történik az EU-ban?

2025. szeptember 15. 13:10

Az EU repceimportja 2025/26 első két hónapjában csaknem megfeleződött. Mi áll a háttérben, és mire számíthatunk a folytatásban?

Melyik őszi búza fajtát érdemes választani? Itt a friss eredmény

2025. szeptember 9. 10:10

A GOSZ–VSZT–NAK 18. alkalommal megszervezett őszi búza fajtakísérletei objektív adatokkal támogatják a gazdálkodókat a fajtaválasztásban

Szigorodott a termékpiaci törvény: vége a visszaéléseknek

2025. szeptember 8. 12:40

Új szabályok védik a gazdákat a felvásárlókkal szemben: csak előre rögzített feltételek mellett lehet minőségi kifogást emelni.

Egyem vagy ne? – A teljes kiőrlésű gabona nagy kérdése + videó

2025. szeptember 2. 16:10

Valóban érdemes-e, egészséges-e teljes kiőrlésű gabonatermékeket fogyasztani? Akadnak olyanok is, akik kifejezetten félnek az ilyen jellegű termékek fogyasztásától, mert úgy gondolják egészségügyi kockázatokat hordozhatnak. A téma alapos körüljárásában Hertelendy Péter növényorvos segített nekünk.

Rovarlárvákkal hasznosítanák újra a gombatermesztés melléktermékeit

2022. június 9. 11:23

A Bio-Fungi Kft. és a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) konzorciuma közös kutatás-fejlesztési projektet indít.

Növénytermesztés a tengerfelszín alatt

2022. április 29. 07:36

A Nemo’s Garden innovációjának kulcseleme egy speciális víz alatti „üvegház” (biodóm), amellyel lehetséges az óceán pozitív környezeti tényezőinek hasznosítása.

Tévhitek az élelmiszer-biztonságról - interjú Bánáti Diánával, a Debreceni Egyetem dékánjával

2019. augusztus 13. 10:16

Egyes országokban, így Magyarországon is, a fogyasztók irreális mértékben aggódnak olyan, élelmiszerekkel kapcsolatos tényezők miatt, amiről, mi szakemberek tudjuk, sokkal kevésbé lenne indokolt. Ezzel együtt pedig olyan dolgokról nem tudnak, amiről szükséges lenne, így az nem is aggasztja őket.

Nyolcvanötmillió éves darázsfajokat fedeztek fel az ELTE kutatói

2022. augusztus 8. 11:26

Három, a tudomány számára teljesen új, nyolcvanötmillió éves darázsfajt fedeztek fel az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) kutatói Ajka közelében.