Photosynthetic водорості еволюціонують унікальні пігменти для захисту від сонячного світла та підвищення енергетичної ефективності

Інноваційні захисні механізми морських зелених водоростей відкривають шлях для нових рішень у сонячній енергетиці

Морські зелені водорості демонструють вражаючий захист від шкідливого впливу надлишкового сонячного світла. Завдяки дослідженням Osaka Metropolitan University спільно з міжнародними партнерами було виявлено, що пігмент, названий siфонін, діє як захисний щит. Це дає змогу водоростям ефективно здійснювати фотосинтез, не наражаючи себе на ризик пошкодження від надмірного освітлення. Основний об’єкт вивчення стала морська водорість Codium fragile, що, як і наземні рослини, має світлозбиральні комплекси з хлорофілом для поглинання сонячного світла.

Однак Codium fragile виділяється завдяки унікальній здатності використовувати каратиноїди, такі як сифонін та сифонаксантин, що дозволяють ефективно використовувати зелене світло під водою. Цей механізм є прикладом швидкого розповсюдження надлишкової енергії через процес, відомий як triplet-triplet енергетичний переніс (TTET). Дослідження, проведене за допомогою спеціалізованого електронного парамагнітного резонансного спектроскопічного методу, дозволило безпосередньо спостерігати за тим, як каратиноїди в Codium fragile усувають потенційно шкідливі хлорофільні стану набагато ефективніше, ніж у шпинаті.

Важливість позиції сифоніну

Сифонін, розташований у світловому антенному комплексі, грає ключову роль у цьому процесі енергодисипації. Додаткові квантово-хімічні симуляції підтвердили важливість електронної структури у запобіганні окислювальним пошкодженням та підвищенні продуктивності фотосинтезу.

Еволюційна адаптація водоростей, вивчена у цьому дослідженні, не лише допомагає їм протистояти яскравому морському світлу, але й може прокласти шлях до біоінспірованих покращень у технологіях сонячної енергетики. Команда дослідників прагне виявити структурні особливості каратиноїдів, що максимально підвищують поглинання енергії, потенційно революціонізуючи створення штучних фотосинтетичних та відновлюваних енергетичних систем.

Перспективи для відновлюваних джерел енергії

“Наше дослідження виявило, що антена структури фотосинтетичних зелених водоростей має відмінну фотозахисну функцію,” зазначив Алессандро Агостіні з University of Padua, співкерівник дослідження. Інший дослідник, Ріцксу Фуджі, додав: “Ми прагнемо далі уточнити структурні характеристики каратиноїдів, що підвищують ефективність захисту, в кінцевому підсумку дозволяючи молекулярний дизайн пігментів, що оптимізують фотосинтетичні антени.”