Как водоросли научились использовать Солнце без ожогов
Ученые обнаружили, что пигмент сифонеин действует как естественный солнцезащитный экран, защищая фотосинтетический аппарат морских водорослей от повреждения интенсивным светом
Короткое резюме
Исследователи из Осакского столичного университета обнаружили, что морские зелёные водоросли Codium fragile используют специальный пигмент сифонеин для защиты от избыточного солнечного света. Этот пигмент действует как естественный солнцезащитный механизм, позволяя водорослям эффективно фотосинтезировать даже при интенсивном освещении без повреждения клеток. Использование электронного парамагнитного резонанса и квантово-химического моделирования показало, что сифонеин полностью нейтрализует опасные триплетные состояния хлорофилла, которые в других растениях приводят к образованию повреждающих активных форм кислорода.
Ключевой механизм защиты заключается в процессе переноса энергии между триплетными состояниями (TTET), при котором избыточная энергия быстро рассеивается через каротиноиды. В то время как у шпината остаются следы опасных триплетных состояний хлорофилла, у Codium fragile эти сигналы полностью исчезают благодаря эффективному действию сифонеина. Молекулярная структура и расположение этого пигмента в светособирающем комплексе LHCII делают его особенно эффективным для рассеивания избыточной энергии и защиты фотосинтетического аппарата.
Это открытие не только расширяет понимание эволюционной адаптации морских организмов к подводным условиям освещения, но и может вдохновить разработку новых солнечных технологий с встроенными системами защиты от светового повреждения. Исследователи планируют дальнейшее изучение структурных характеристик каротиноидов для молекулярного дизайна пигментов, которые смогут оптимизировать работу фотосинтетических антенн в искусственных системах.
Естественная солнцезащитная система
Сифонеин действует как эффективный защитный механизм, полностью нейтрализующий опасные триплетные состояния хлорофилла
Преимущество перед наземными растениями
Водоросли Codium fragile демонстрируют полное гашение триплетных состояний, в отличие от шпината, где остаются следы повреждений
Критическое расположение пигмента
Эффективность сифонеина определяется его молекулярной структурой и позиционированием в светособирающем комплексе LHCII
Потенциал для биомиметических технологий
Механизм защиты может быть использован для создания более долговечных и эффективных солнечных элементов с самозащитой от светового повреждения
Текст сгенерирован с использованием ИИ
