Учёные открыли новый тип фотосинтеза

Подавляющее большинство форм жизни на Земле использует в процессе фотосинтеза видимый красный свет. Однако ученые обнаружили, что цианобактерии, обитающие в затененных условиях, таких как бактериальные маты в Йеллоустоне и пляжные породы в Австралии, фотосинтезируют с использованием ближнего инфракрасного света. 

Срез горной породы в Австралии, показывающий колонию микроорганизмов (отмечены зеленым), которые используют хлорофилл f. © Dennis Nuernberg

При стандартном типе фотосинтеза для поглощения света и для получения с его помощью полезных биохимических веществ и кислорода используется зеленый пигмент хлорофилл а. То, как хлорофилл а поглощает свет, означает, что для фотосинтеза может использоваться только энергия красного света.

Поскольку хлорофилл а присутствует во всех известных растениях, водорослях и цианобактериях, считалось, что энергия красного света устанавливает «красный предел» для фотосинтеза; то есть минимальное количество энергии, необходимое для выполнения сложной химии, которая производит кислород. Красный предел используется в астробиологии, чтобы судить о возможности развития сложной жизни на других планетах.

Но, оказывается, когда некоторые цианобактерии растут в условиях ближнего инфракрасного света, стандартные системы, содержащие хлорофилл а, отключаются, и в силу вступают другие системы, содержащие хлорофилл f. В нормальных условиях освещения используется стандартная схема фотосинтеза.

До сих пор считалось, что хлорофилл f просто собирает свет. Новое исследование показывает, что этот вид хлорофилла играет ключевую роль в фотосинтезе в затененных условиях, используя низкоэнергетический инфракрасный свет для выполнения сложной химии.

«Это открытие заставляет нас переосмыслить существующие представления о фотосинтезе и внести изменения в учебники», — сказал ведущий автор работы профессор Билл Резерфорд из Имперского колледжа Лондона.