Секрет раскрыт. Ученые выяснили, сколько света необходимо для запуска фотосинтеза

Исследователи из разных уголков мира провели сотни часов за теоретическими и экспериментальными работами, направленными на то, чтобы понять, что происходит после поглощения фотона. Однако до этого момента никто из ученых не пытался узнать больше о первом шаге, который запускает фотосинтез, пишет Study Finds.

В новом исследовании ученые из Университета Беркли сосредоточились на том, чтобы понять, какое количества света в действительности необходимо для запуска фотосинтеза. По словам соавтора исследования Грэма Флеминга, они с коллегами обнаружили, что для запуска процесса преобразования энергии растениями и другими организмами в химическую энергию необходим всего один фотон.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Авторы исследования считают, что этот прорыв укрепляет наше понимание жизненно важного биологического процесса и раскрывает захватывающее пересечение квантовой физики и биологии. В ходе исследования ученые сосредоточились на изучении фотосинтезирующих пурпурных бактериях, с помощью них ученые смогли продемонстрировать, что всего одного фотона действительно достаточно для запуска фотосинтеза.

Ученые отмечают, что это открытие является чрезвычайно важным, так как все фотосинтезирующие организмы, по сути, используют схожие процессы и имеют общего предка. Таким образом ученые полагают, что полученные результаты могут пролить свет на фотосинтез в растениях и водорослях.

Отметим, что ученые и ранее предполагали, что одного фотона достаточно, чтобы инициировать фотосинтез из-за высокой эффективности преобразования солнечного света в молекулы, богатые энергией. Например, в солнечный день лишь около тысячи фотонов достигают одной молекулы хлорофилла в секунду, однако процесс фотосинтеза надежно происходит во всем мире.

Впрочем, до сих пор это предположение так и не было подтверждено экспериментально. Более того, в предыдущих исследованиях фотосинтеза использовались мощные лазерные импульсы запуска фотосинтетических молекул, которые существенно отличались от солнечного света с точки зрения квантовых свойств и интенсивности.

Чтобы заполнить этот пробел, ученые разработали уникальный эксперимент, соединяющий квантовую физику и биологию. В ходе эксперимента они установили источник фотонов, генерирующий одну пару. Первый фотон, названный "вестником", был обнаружен высокочувствительным детектором, чтобы подтвердить скорое прибытие второго фотона, который был направлен на образец светопоглощающих молекулярных структур, полученных из фотосинтезирующих бактерий.

Ученые также использовали второй детектор фотонов, который находился рядом с образцами и измерял фотон с более низкой энергией, испускаемый структурой после поглощения второго фотона. Обнаружение этого фотона, по сути, указывало на активацию процесса фотосинтеза.