Секрет розкрито. Учені з'ясували, скільки світла необхідно для запуску фотосинтезу

Дослідники з різних куточків світу провели сотні годин за теоретичними та експериментальними роботами, спрямованими на те, щоб зрозуміти, що відбувається після поглинання фотона. Однак до цього моменту ніхто з учених не намагався дізнатися більше про перший крок, який запускає фотосинтез, пише Study Finds.

У новому дослідженні вчені з Університету Берклі зосередилися на тому, щоб зрозуміти, яка кількість світла насправді необхідна для запуску фотосинтезу. За словами співавтора дослідження Грема Флемінга, вони з колегами виявили, що для запуску процесу перетворення енергії рослинами та іншими організмами на хімічну енергію потрібен лише один фотон.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Автори дослідження вважають, що цей прорив зміцнює наше розуміння життєво важливого біологічного процесу і розкриває захопливий перетин квантової фізики та біології. Під час дослідження вчені зосередилися на вивченні пурпурних бактерій, які фотосинтезують, за допомогою них вчені змогли продемонструвати, що лише одного фотона справді достатньо для запуску фотосинтезу.

Вчені зазначають, що це відкриття є надзвичайно важливим, оскільки всі фотосинтезуючі організми, по суті, використовують схожі процеси та мають спільного предка. Так учені вважають, що отримані результати можуть пролити світло на фотосинтез у рослинах і водоростях.

Зазначимо, що вчені й раніше припускали, що одного фотона достатньо, щоб ініціювати фотосинтез через високу ефективність перетворення сонячного світла на молекули, багаті енергією. Наприклад, у сонячний день лише близько тисячі фотонів досягають однієї молекули хлорофілу за секунду, проте процес фотосинтезу надійно відбувається в усьому світі.

Утім, досі це припущення так і не було підтверджено експериментально. Ба більше, у попередніх дослідженнях фотосинтезу використовували потужні лазерні імпульси запуску фотосинтетичних молекул, що суттєво відрізнялися від сонячного світла з точки зору квантових властивостей та інтенсивності.

Щоб заповнити цю прогалину, вчені розробили унікальний експеримент, що з'єднує квантову фізику і біологію. Під час експерименту вони встановили джерело фотонів, що генерує одну пару. Перший фотон, названий "вісником", був виявлений високочутливим детектором, щоб підтвердити швидке прибуття другого фотона, який був спрямований на зразок світлопоглинаючих молекулярних структур, отриманих з бактерій, які фотосинтезують.

Вчені також використовували другий детектор фотонів, який знаходився поруч зі зразками й вимірював фотон з нижчою енергією, який випромінюється структурою після поглинання другого фотона. Виявлення цього фотона, по суті, вказувало на активацію процесу фотосинтезу.

Раніше Фокус писав про те, що вчені з'ясували, що фотосинтез працює не так, як передбачалося.