Pojasnjeno: Kako rastline razpršijo odvečno sončno svetlobo kot toploto

Prvič so raziskovalci na MIT, Univerzi v Pavii in Univerzi v Veroni neposredno opazili enega od možnih mehanizmov, s katerimi rastline razpršijo dodatno sončno svetlobo.

Prejšnje raziskave so pokazale, kako se rastline hitro prilagajajo spremembam intenzivnosti sončne svetlobe. Tudi v zelo sončnih razmerah se le 30 odstotkov razpoložljive sončne svetlobe pretvori v sladkor, preostanek pa se sprosti kot toplota. (Fotografija datoteke)

Fotosinteza je proces, ki ohranja življenje, s katerim rastline shranjujejo sončno energijo kot molekule sladkorja. Če pa je sončne svetlobe preveč, lahko povzroči dehidracijo in poškodbe listov. Da bi preprečili takšno škodo, rastline odvajajo dodatno svetlobo kot toploto. Čeprav je bilo to znano, je v zadnjih nekaj desetletjih potekala razprava o tem, kako rastline to dejansko počnejo.

Zdaj so prvič raziskovalci na MIT, Univerzi v Pavii in Univerzi v Veroni neposredno opazili enega od možnih mehanizmov, s katerimi rastline razpršijo dodatno sončno svetlobo.

Nova raziskava, objavljena v torek v reviji Nature Communications, recenzirani reviji, je lahko ugotovila – z uporabo zelo občutljive vrste spektroskopije –, da se presežna energija prenaša s pigmentnega klorofila, ki daje listjem zeleno barvo, na druge pigmenti, imenovani karotenoidi. Karotenoidi nato sprostijo energijo v obliki toplote.

Med fotosintezo imajo kompleksi za zbiranje svetlobe dve na videz nasprotujoči si vlogi. Absorbirajo energijo, da poganjajo cepljenje vode in fotosintezo, a hkrati, ko je energije preveč, se je morajo znati tudi znebiti, je povedala Gabriela Schlau-Cohen, Thomas D. in Virginia W. Cabot Docent za kemijo za razvoj kariere na MIT.

Express Explained je zdaj na Telegramu. Kliknite tukaj, da se pridružiš našemu kanalu (@ieexplained) in bodite na tekočem z najnovejšimi

Prejšnje raziskave so pokazale, kako se rastline hitro prilagajajo spremembam intenzivnosti sončne svetlobe. Tudi v zelo sončnih razmerah se le 30 odstotkov razpoložljive sončne svetlobe pretvori v sladkor, preostanek pa se sprosti kot toplota. Odvečna energija, če se ne sprosti, vodi v nastanek prostih radikalov, ki lahko poškodujejo beljakovine in druge pomembne celične molekule.

Doslej je bilo težko opazovati pojav odvajanja toplote, saj se pojavlja v zelo hitrem časovnem merilu, v femtosekundah ali kvadrilijontah sekunde. Tudi prenos energije poteka na širokem razponu ravni energije.

Nato so leta 2017 raziskovalci MIT razvili modifikacijo femtosekundne spektroskopske tehnike, ki jim je omogočila opazovanje v širšem razponu ravni energije – od rdeče do modre svetlobe. Z uporabo nove tehnike so raziskovalci lahko opazili, da klorofili absorbirajo rdečo svetlobo, karotenoidi pa modro in zeleno svetlobo, tako da lahko spremljajo prenos energije.

Schlau-Cohen je pojasnil: S širitvijo spektralne pasovne širine bi lahko pogledali povezavo med modrim in rdečim razponom, kar nam omogoča, da preslikamo spremembe v ravni energije. Vidite lahko, kako se energija premika iz enega vzbujenega stanja v drugo.

Ko karotenoidi sprejmejo odvečno energijo, se večina le-te sprosti v obliki toplote in tako prepreči poškodbe celic.

Delite S Prijatelji: