Řasa přežívá díky červenému světlu pomocí fotosyntetické antény

Foto: Yuki Isaji, Soichiro Seki/Tiskový zdroj Metropolitní univerzity v Ósace

Roste v temných kalných vodách v hlubokých lesích. Aby přežila, potřebuje světlo. Jakým způsobem se jí to daří v tak obtížných oblastech, když jí obklopují tak nehostinné podmínky?

Některé organismy žijící v oblastech s obtížnou fotosyntézou si vybudovali jedinečné strategie. Tahle sladkovodní řasa přežívá jen díky tomu, že zachycuje daleké červené světlo. A pomohla si vlastním způsobem. Zdroj energie získává tím, že se běžný chlorofyl naučila uspořádávat mimořádným způsobem.

Červené světlo, které je důležité pro fotosyntézu mnoha organismů, leží při těchto podmínkách za hranicí optimálního rozsahu. Rostliny a řasy přesto stále provádějí fotosyntézu a vytvářejí „něco“ téměř z „ničeho“. Ve stinných lesích a kalných vodách, totiž toto světlo dominuje.

Chlorofyl a je pigment, který sám o sobě nedokáže absorbovat daleké červené světlo. Jak tedy tyto organismy dokáží fotosyntézu?

Organismus produkuje specializovanou fotosyntetickou anténu zvanou červeně posunutý violaxanthin-chlorofylový protein (rVCP), který absorbuje daleké červené světlo, přestože obsahuje pouze chlorofyl a.

Vědci zjistili, že protein tvoří dosud nepopsanou architekturu: tetramer složený ze dvou různých heterodimerů. Toto unikátní uspořádání přibližuje molekuly chlorofylu a k sobě, což jim umožňuje tvořit neobvykle velké pigmentové shluky.

Analýza ukázala, že tři shluky chlorofylu v každém heterodimeru hrají hlavní roli v absorpci dalekého červeného světla. Důležité je, že tato absorpce vzniká čistě delokalizací energie napříč více molekulami chlorofylu, nezávisle na efektech přenosu náboje, o kterých se předpokládá, že řídí podobné systémy s červeným posunem.“

Tato zjištění odhalují zásadně odlišný mechanismus ladění barvy absorbovaného světla, v němž proteinová struktura přesně řídí interakce mezi identickými molekulami chlorofylu, aniž by chemicky modifikovala pigment. To vysvětluje odolnost těchto organismů v náročných podmínkách.

Tento objev má i praktické důsledky. Některé eustigmatofyty jsou známé svou schopností ukládat oleje, což z nich činí slibné kandidáty pro udržitelnou produkci bioenergie. Využití organismů, které dokáží efektivně fotosyntetizovat v dalekém červeném světle, by mohlo umožnit produkci ropy v konvenčně nevhodných prostředích.

Zdroj: Metropolitní univerzita v Ósace; https://www.omu.ac.jp/en/info/research-news/entry-105480.html; Vědeckou studii vedla Ritsuko Fujii, hlavní autorka a docentka na Postgraduální škole vědy a výzkumného centra pro umělou fotosyntézu na ckou studiiMetropolitní univerzitě v Ósace.