دانشمندان نوع جدیدی از فتوسنتز را کشف کردند

0 ۰

این کشف درک ما را از مکانیزم اولیه فتوسنتز تغییر می‌دهد و باید کتاب‌های درسی را بازنویسی کرد. همچنین روشی برای جستجوی حیات خارجی مناسب می‌کند و بینش‌هایی را برای این که چگونه می‌توانیم محصولات کارآمدتری را مهندسی کنیم که از طول‌موج‌های بلند نور استفاده می‌کنند، فراهم می کند.

بخش اعظم حیات روی کره زمین از نور قرمز قابل‌مشاهده در فرآیند فتوسنتز استفاده می‌کند، اما گونه ی جدید از نور نزدیک به مادون‌قرمز استفاده می‌کند. این در طیف گسترده ای از سیانوباکتری ها (جلبک های سبز آبی) هنگامی که در نور نزدیک به مادون قرمز رشد می کنند، در شرایط سایه دار مانند تشک های باکتریایی در Yellowstone و در صخره های سواحل استرالیا یافت شد.

دانشمندان در حال حاضر متوجه شدند، این همچنین در یک کابینت مجهز به LED مادون‌قرمز در کالج سلطنتی لندن رخ می دهد.

فتوسنتز فراتر از حد قرمز

در حالت استاندارد، نوع فراگیر فتوسنتز با استفاده از رنگدانه سبز، کلروفیل a، هر دو نوع آن برای جمع آوری نور و استفاده از انرژی آن برای تولید اکسیژن و مواد شیمیایی مفید است. روشی که کلروفیل a جذب نور می‌کند به این معنی است که فقط از انرژی نور قرمز می‌توان برای فوتوسنتز استفاده کرد.
از آنجایی که کلروفیل a در تمامی گیاهان، جلبکها و سیانو باکتریهایی که ما میشناسیم وجود دارد، به نظر می رسد که انرژی نور قرمز “حد قرمز” را برای فتوسنتز تعیین می کند؛ یعنی حداقل مقدار انرژی که برای انجام شیمایی تولید اکسیژن نیاز است. محدودیت قرمز در اخترفیزیک برای اینکه قضاوت درمورد این که آیا زندگی پیچیده در سیاره های دیگر منظومه شمسی ممکن است تکامل یافته باشد یا خیر، استفاده میشود.

دانشمندان نوع جدیدی از فتوسنتز را کشف کردندمقطع عرضی سنگ ساحلی (جزیره هرون، استرالیا) نشان می‌دهد که کلروفیل  f شامل سیانو باکتری ها (گروه سبز) در عمق صخره، چند میلیمتر پایین‌تر از سطح قرار دارد.

با این حال، هنگامی که بعضی از سیانوباکتری ها در زیر نور مادون قرمز رشد می کنند، سیستم های حاوی کلروفیل a استاندارد خاموش می شوند و سیستم های مختلفی حاوی نوع دیگری از کلروفیل، کلروفیل f، آن را بر عهده می گیرند.

تا کنون، این تصور وجود داشت که کلروفیل  f فقط نور را به دام می اندازد. تحقیقات جدید نشان می دهد که به جای اینکه کلروفیل f نقش کلیدی در فتوسنتز در شرایط سایه دار داشته باشد، با استفاده از نور مادون قرمز کم انرژی فرایند شیمیایی پیچیده را انجام دهد. این فتوسنتز “فراتر از حد قرمز” است.
پروفسور بیل راترفورد، از گروه علوم زیستی در کالج سلطنتی، گفت: “شکل جدید فتوسنتز، باعث شد تا تجدید نظر کنیم که چه چیزی امکان پذیر است. این امر همچنین نحوه درک رویداد های کلیدی در قلب فوتوسنتز استاندارد را نیز تغییر می‌دهد. این یک چیز در حال تغییر کتب درسی است.

جلوگیری از آسیب به وسیله نور

سیانوباکتریوم دیگر، Acaryochloris است، به تازگی به انجام فتوسنتز فراتر از حد مجاز قرمز شناخته شده است. با این حال، به دلیل این که تنها در این یک گونه با یک سکونت‌گاه بسیار خاص رخ می‌دهد،، به عنوان یک “نادر” در نظر گرفته می‌شود. Acaryochloris زیر آب دزدک دریایی زندگی می کند که بیشر نور مرئی که نزدیک مادون قرمز است را عبور می دهد.

فتوسنتز کلروفیل f که امروز گزارش شد است یک نوع سوم از فتوسنتز است که شایع می باشد. با این حال، تنها در شرایط نور مادون‌قرمز خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد، در شرایط نور طبیعی، فرم قرمز استاندارد فتوسنتز استفاده می شود.

تصور می‌شد که صدمه نور فراتر از حد قرمز خواهد بود، اما مطالعه جدید نشان می‌دهد که این یک مشکل در محیط‌های پایدار و کم نور نیست.

دکتر Andrea Fantuzzi، نویسنده هم‌کار دانشکده علوم زیستی در کالج سلطنتی گفت: ” پیدا کردن یک نوع فوتوسنتز که فراتر از حد قرمز کار می‌کند درک ما از نیازهای انرژی فتوسنتز را تغییر می‌دهد. این امر به ما بینشی در مورد استفاده از انرژی نور و مکانیزمی که سیستم را از آسیب های نوری محافظت می کند، می دهد. ”

این بینش می‌تواند برای محققانی مفید باشد که تلاش می‌کنند محصولاتی را مهندسی کنند تا فتوسنتز کارآمد تری را با استفاده از طیف وسیعی از نور انجام دهند. این که چگونه این سیانوباکتری ها از آسیب ناشی از تغییرات در روشنایی نور خودشان را محافظت می‌کنند، می‌توانند به محققین کمک کنند تا آنچه را که برای مهندسی در گیاهان  امکان پذیر است، کشف کنند.

نگرش در حال تغییر کتب

جزییات بیشتری را می‌توان در سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های کلروفیل استاندارد مشاهده کرد. کلروفیل ها اغلب به نام کلروفیل فرعی نامیده می شوند در حالی که کلروفیل ها مراحل پیچیده شیمیایی را انجام می دهند، نه مانند جفت های خاص کلروفیل در قلب کمپلکس در کتب درسی.
این نشان می‌دهد که این الگو برای انواع دیگر فتوسنتز صدق می‌کند، که دیدگاه کتاب درسی را در مورد این که چگونه شکل غالب فتوسنتز کار می‌کند، تغییر می‌دهد.

متن کامل مقاله را از اینجا بخوانید.

منبع:

yon.ir/ibbKq

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.