光合作用是為地球上絕大多數(shù)生命提供動力的自然機(jī)器。據(jù)22日發(fā)表在《自然》雜志上的論文，英國劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)“破解”了光合作用最早階段的“秘密”，并發(fā)現(xiàn)了從光合作用中提取能量的新方法，這一成果有望為生產(chǎn)清潔燃料和可再生能源開辟新途徑。
研究團(tuán)隊(duì)在超快時(shí)間尺度上研究活細(xì)胞中的光合作用。植物、藻類和一些細(xì)菌將陽光轉(zhuǎn)化為能量的這一過程僅需要萬億分之一秒?？茖W(xué)家也一直在研究利用光合作用來幫助應(yīng)對氣候危機(jī)，模仿這一過程從陽光和水中生產(chǎn)清潔燃料。
盡管光合作用廣為人知，但這一過程仍然有“秘密”待破解。研究人員試圖理解為什么一種名為醌的環(huán)形分子能夠從光合作用中“偷”走電子。醌類化合物在自然界很常見，它們很容易接受和釋放電子?！ ?/p>
利用超快光譜學(xué)觀察電子，研究人員在飛秒(千萬億分之一秒)尺度上跟蹤活細(xì)胞光合作用過程的能量流動。他們發(fā)現(xiàn)，發(fā)生光合作用初始化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)支架是“漏”的，使電子得以逃逸。這種滲漏性可幫助植物保護(hù)自己免受明亮或快速變化的光線的傷害。
研究還發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)光合作用的化學(xué)物質(zhì)從分子結(jié)構(gòu)中提取電子，可在光合作用初始階段實(shí)現(xiàn)，而不是像以前認(rèn)為的在較晚階段才能實(shí)現(xiàn)。這種光合作用的“重新布線”可改善它處理過剩能量的方式，并創(chuàng)造出新的、更有效地利用其能量的方式?！ ?/p>
在光合作用的早期階段，此前還沒有人正確地研究過這種分子與光合作用機(jī)制的相互作用。此次發(fā)現(xiàn)的全新途徑，進(jìn)一步打開了光合作用的黑匣子?！ ?/p>
研究人員說，他們能夠在光合作用過程的早期提取電荷，通過操作光合作用途徑，從太陽中產(chǎn)生清潔燃料，可使過程更有效率。此外，調(diào)節(jié)光合作用的能力可能意味著作物能夠更好地耐受強(qiáng)烈的陽光。
