Екип от учени от Националната Лаборатория „Лоурънс Бъркли” към министерството на енергетиката на САЩ създаде първия изчислителен модел, който отразява процеса по преобразуване на светлината в хиляди антенни белтъци в растенията – пробив, който може да доведе до разработване на технология за увеличаване на добивите от земеделските култури, съобщи вестник The Daily Californian. В сътрудничество с бившия заместник-ректор на кампуса „Бъркли” към университета на щата Калифорния Греъм Флеминг екипът публикува изследване, прецизиращо начина, по който хлорофилът в мембраната на листата е в състояние да преобразува слънчевата светлина в енергия по-бързо, отколкото се смяташе за възможно досега.
Бившите докторанти в „Бъркли” Доран Бенет и Капил Амарнат, които в момента са аспиранти в „Харвард”, са автори на замисъла на първоначалния експеримент.
Според Флеминг през последните 15 години учените бяха изяснили само как растенията поемат слънчевата светлина в малък мащаб, докато сега вече имат по-подробното разбиране за хлоропластите на молекулярно ниво. По думите на Флеминг и Амарнат познанието за действията на функционалните и структурните елементи в светосъбиращите комплекси е трудно да се постигне най-вече заради различните мащаби на измерванията в рамките на процеса, които същевременно се изчисляват за изключително кратък период и за малки размери, съответно в пикосекунди и нанометри. Всеки изследовател от екипа е предприел различен подход в изследването, което е дало възможност на групата да „създаде модел, обхващащ всички необходими мащаби за размер и време, за да бъде разгадано улавянето на светлината”, каза Амарнат.
Изчислителният модел успява да покаже, че след като молекулата на хлорофила се активира от слънчевата светлина, възбудата се разпространява радиално навън към съседни молекули хлорофил, докато бъде открит център на реакция, впоследствие превръщащ светлината в енергия, която растението може да използва за своя растеж.
Изследването описва първите няколкостотин пикосекунди, след като частицата светлина бъде абсорбирана от растението, което бе трудно за представяне досега, тъй като процесът включва десетки хиляди молекули хлорофил. „Надяваме се, че то ще осигури основа за по-съвършени симулации, разглеждащи процеса в по-продължителни периоди”, посочва Бенет в електронно писмо до вестника.
Според Анастасиос Мелис, професор в отдела за биология на растенията и микробите, изследването „драстично се различава” от досегашните, тъй като „представя по-реалистично онагледяване на ранните етапи на действие на фотосинтезата”. Макар то да показва поглъщането на светлината на микроскопично ниво, изводите могат да доведат до сериозни последици в областта на земеделието, смята Мелис. „Добивите не се повишават, а обработваемата земя намалява бързо. Ако възнамеряваме да изхранваме света, трябва да подобрим съотношението на получаваната храна от всеки акър земеделска земя независимо от това дали става въпрос за ориз в Азия или за царевица в САЩ”, пише той.
