光合作用是為地球上絕大多數生命提供動(dòng)力的自然機器。據22日發(fā)表在《自然》雜志上的論文，英國劍橋大學(xué)領(lǐng)導的國際研究團隊“破解”了光合作用最早階段的“秘密”，并發(fā)現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(kāi)辟新途徑。
研究團隊在超快時(shí)間尺度上研究活細胞中的光合作用。植物、藻類(lèi)和一些細菌將陽(yáng)光轉化為能量的這一過(guò)程僅需要萬(wàn)億分之一秒?？茖W(xué)家也一直在研究利用光合作用來(lái)幫助應對氣候危機，模仿這一過(guò)程從陽(yáng)光和水中生產(chǎn)清潔燃料?！ ?/p>
盡管光合作用廣為人知，但這一過(guò)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(lèi)化合物在自然界很常見(jiàn)，它們很容易接受和釋放電子?！ ?/p>
利用超快光譜學(xué)觀(guān)察電子，研究人員在飛秒(千萬(wàn)億分之一秒)尺度上跟蹤活細胞光合作用過(guò)程的能量流動(dòng)。他們發(fā)現，發(fā)生光合作用初始化學(xué)反應的蛋白質(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自己免受明亮或快速變化的光線(xiàn)的傷害?！ ?/p>
研究還發(fā)現，負責光合作用的化學(xué)物質(zhì)從分子結構中提取電子，可在光合作用初始階段實(shí)現，而不是像以前認為的在較晚階段才能實(shí)現。這種光合作用的“重新布線(xiàn)”可改善它處理過(guò)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(méi)有人正確地研究過(guò)這種分子與光合作用機制的相互作用。此次發(fā)現的全新途徑，進(jìn)一步打開(kāi)了光合作用的黑匣子?！ ?/p>
研究人員說(shuō)，他們能夠在光合作用過(guò)程的早期提取電荷，通過(guò)操作光合作用途徑，從太陽(yáng)中產(chǎn)生清潔燃料，可使過(guò)程更有效率。此外，調節光合作用的能力可能意味著(zhù)作物能夠更好地耐受強烈的陽(yáng)光。
