Что происходит с изучением фотосинтеза? Могут ли его повторить в лабораторных условиях?

Спрашивает

Голодный Волк

#биология

#фотосинтез

18.02.2023

33 572

Средний вопрос

Алексей Тимошенко

эксперт

Фотосинтез, разумеется, изучают. Как на растениях и бактериях (а бактерии, к слову, тоже умеют фотосинтезировать, более того — они даже научились этому задолго до растений), так и на отдельных молекулах.

Дело в том, что фотосинтез — это многостадийный процесс с участием множества молекул, среди которых всем известный хлорофилл лишь один из участников. На одной из стадий, например, целый комплекс молекул перетаскивает электроны через мембрану, то есть происходит, грубо говоря, зарядка конденсатора; на другой стадии ферменты цепляют молекулы углекислого газа к… ну, в общем, к органической молекуле, чтобы растение могло получить себе лишний атом углерода буквально из воздуха.

Если вам покажется, что я упрощаю: во-первых, вам не кажется, а во-вторых, углекислый газ цепляется к рибулозо-1,5-бисфосфату, являющемуся начальной точкой цикла Кальвина, в рамках которого рибулозобисфосфаткарбоксилаза… в общем, биохимия фотосинтеза даже в рамках одной стадии сложная и нам, будущим биофизикам, про это читали даже не одну, а несколько лекций.

Полностью воспроизвести всю такую систему «в пробирке», без клетки — пока не сумели, но это и не то чтобы суперкритичная задача. Эффективность фотосинтеза составляет — в лучшем случае! — менее десяти процентов, то есть обычная современная поликристаллическая солнечная батарея в разы лучше справляется с получением полезной энергии. Так что мечты 1960-х годов об искусственных фотосинтезирующих системах как преобразователях солнечной энергии остались мечтами — система с такой низкой эффективностью все-таки не то, что нам нужно сегодня. А вот оптимизировать процессы фотосинтеза для повышения урожайности — например, уменьшить потери энергии из-за разных побочных реакций — вполне реально.

Любопытно - я был уверен, что лабораторно процесс воспроизвели еще типа полвека назад.. А оказывается, до сих пор не воспроизвели. С общим выводом не совсем согласен - да, КПД у фотосинтеза так себе, но зато если бы мы научились снимать часть энергии у растений, то она была бы вообще бесплатная, фактически - они же сами растут, их производить не нужно, в отличие от солнечных панелей.

Ответить