Napodobení procesu fotosyntézy může lidstvu otevřít další zdroj energie

Lepší porozumění celému procesu fotosyntézy, kterou rostliny využívají k získávání energie ze slunečního záření, může lidstvu pomoci odemknout další zdroj energie. Vědci z Harvardské univerzity nyní posunuli poznání procesu fotosyntézy o krok dále, když prozkoumali mechanismus, který rostliny využívají k rychlé a efektivní distribuci energie.

Zelené rostliny zachycují energie ze slunečního záření, kterou mohou dále přenášet ve svém těle pomocí bílkovin, které obsahují různé pigmenty. Tyto pigmenty „nabité“ fotony slunečního záření mohou svou excitační energii předávat okolním pigmentům, čímž mohou rostliny energii transportovat do míst, kde probíhá reakce přeměny oxidu uhličitého na kyslík.

Američtí vědci nyní s využitím experimentálních dat a počítačových simulací prozkoumali tento proces. Ve svém výzkumu se zaměřili na protein s označením PC645, který v rostlinách řídí přenos energie pomocí vibrací pigmentů.

„Můžete si představit, že tyto proteiny využívají vibrace různých pigmentů jako semafory, které posílají excitace jedním či druhým směrem,“ říká spoluautor výzkumu Doran Bennett.

Pigment excitovaný energií dopadajících fotonů by svou excitační energii mohl snadno předat okolním pigmentům, které jsou na podobné energetické hladině. Za pomocí vibrací však proteiny mohou nasměrovat přenos této energie, kdy „nabitý“ pigment předá svou energii konkrétnímu pigmentu, a přeskočí tak všechny okolní.

Vědci si dříve tento nespojitý přenos energie vysvětlovali pomocí kvantových provázání, jelikož je energie předávána mezi pigmenty na výrazně odlišných energetických hladinách. Nový výzkum však naznačuje, že k přemostění této mezery je zapotřebí široké pásmo vibrací.

Vědecký tým bude ve svém výzkumu i nadále pokračovat, aby lépe porozuměl tomu, jak mohou bílkoviny řídit přenos energie potřebný k efektivní fotosyntéze. Podle týmu by tyto znalosti měly najít uplatnění i při vývoji nových materiálů pro zařízení využívající energii slunečního záření.

Výzkum a simulace jsou však velmi náročné jak na výpočetní techniku, tak na čas – týmu trvalo prozkoumání jednoho proteinu více než dva roky.