In een nieuwe studie hebben Schlau-Cohen en haar collega’s van het MIT, de Universiteit van Pavia en de Universiteit van Verona voor het eerst rechtstreeks een van de mogelijke mechanismen waargenomen die zijn voorgesteld voor de manier waarop planten energie verwerken. De studie staat sinds vandaag in Nature Communications

Voor planten kan zonlicht fijn en dodelijk zijn. Ze hebben het nodig voor fotosynthese, het proces waarmee ze zonne-energie opslaan als suikermoleculen. Te veel zon kan ervoor zorgen dat ze uitdrogen en hun bladeren beschadigen. Een primaire strategie die planten gebruiken om zichzelf tegen dit soort schade te beschermen, is het extra licht als warmte af te voeren. De afgelopen jaren was er echter veel discussie over hoe planten dit doen.

“Tijdens fotosynthese spelen ‘lichtoogstcomplexen’ twee schijnbaar tegenstrijdige rollen. Ze absorberen energie om watersplitsing en fotosynthese te stimuleren, maar tegelijkertijd moeten ze er, bij te veel energie, ook van af kunnen komen,” zegt Gabriela Schlau-Cohen.

Spectroscopie
De onderzoekers gebruikten een zeer gevoelig type spectroscopie om te bepalen dat overtollige energie wordt overgedragen van chlorofyl, het pigment dat bladeren hun groene kleur geeft, naar andere pigmenten genaamd carotenoïden, die vervolgens de energie als warmte kunnen afgeven.

De eenvoudigste hypothese voor hoe planten van deze extra fotonen afkomen, is dat wanneer het lichtoogstcomplex ze absorbeert, chlorofylen ze doorgeven aan nabijgelegen moleculen die carotenoïden worden genoemd. Carotenoïden, waaronder lycopeen en bètacaroteen, zijn erg goed in het verwijderen van overtollige energie door snelle trillingen. Ze zijn ook bekwame aaseters van vrije radicalen, wat helpt om schade aan cellen te voorkomen.

Femtoseconden
Een soortgelijk type energieoverdracht is waargenomen in bacteriële eiwitten die verwant zijn aan chlorofyl, maar tot nu toe was dit niet waargenomen in planten. Een reden waarom het moeilijk was om dit fenomeen te observeren, is dat het op een zeer snelle tijdschaal (femtoseconden of quadrillionths van een seconde) optreedt. Een ander obstakel is dat de energieoverdracht een breed scala van energieniveaus overspant. Tot voor kort konden bestaande methoden om dit proces te observeren slechts een kleine strook van het spectrum van zichtbaar licht meten.

Eerste keer
“Dit is de eerste directe waarneming van chlorofyl-naar-carotenoïde energieoverdracht in het lichtoogstcomplex van groene planten”, zegt Schlau-Cohen, de hoofdauteur van de studie. “Dat is een eenvoudige voorstelling van hoe het werkt, maar tot dusver heeft nog niemand dit fotofysische pad kunnen vinden.”

Bron: Nature Communications/ MIT

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Loading cart ...