Nova pesquisa da NASA acaba de responder uma grande questão: será que a fotossíntese estranho usar o mesmo pigmento - o mesmo comprimento de onda da luz - como na Terra?
Todo mundo sabe que nós, como seres humanos devemos literalmente o ar que respiramos com a vegetação em torno de nós. Como as crianças da escola aprendemos que as plantas (bem como algas e cianobactérias) executar o importantíssimo "truque de mágica" biológico conhecido como fotossíntese, o que ajuda a gerar o oxigênio atmosférico que usamos em cada respiração.
O Galaxy diário via nasa.gov
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As plantas, algas e cianobactérias alteram o nosso planeta de uma forma que a vida só pode: eles usam a fotossíntese para mudar completamente a composição da atmosfera da Terra. Desde os dias em que diabos de poeira em Marte eram suspeitos de ser a variação sazonal da vegetação, a fotossíntese tem sido considerada uma chave para identificar a presença de vida em outros planetas.
Tanto o oxigênio atmosférico (na presença de água líquida) e do espectro de reflectância das folhas da planta produzir sinais de vida - apelidada de "bioassinaturas" - que podem ser vistas do espaço. Portanto, bioassinaturas fotossintéticos são uma prioridade na busca de vida em planetas em sistemas solares distantes.
O processo de fotossíntese é, obviamente, mais do que a magia simples. Em termos básicos, os organismos fotossintéticos tomar em CO2, água (H2O) e energia de luz para produzir açúcares (por outras palavras, o alimento que faz com que as plantas um grampo de nossa dieta). Durante este processo, os organismos fotossintéticos utilizar um fotopigmento chamado clorofila a (Chl a) de oxigénio para separar as moléculas de água e produzir.
Até recentemente, os cientistas pensavam Chl foi o fotopigmento utilizado de fotossíntese aeróbica. Chl a usa fótons de luz visível em comprimentos de onda de 400-700 nm.
"Supunha-se que, devido às exigências de energia rigorosas para dividir moléculas de água, comprimentos de onda mais longos de luz (que têm menor energia) não poderia ser usado para a fotossíntese aeróbica", disse Steve NASA Mielke, autor de um novo estudo.
Essa suposição mudou em 1996, quando Hideaki Miyashita e colegas descobriram uma cianobactéria chamado Acaryochloris marina que usa a clorofila d (Chl d) em vez de Chl a para realizar a fotossíntese aeróbica com fótons de luz visível através de comprimentos de onda até 740 nm, no infravermelho próximo ( NIR).
Esta descoberta levantou muitas questões sobre os comprimentos de onda de luz necessária para a fotossíntese. Os cientistas se perguntava como era difícil para A. marina para poder reações bioquímicas com fótons de baixa energia. Ele sobrevive em ambientes onde há pouca luz visível, porque ele recebe os fótons deixados por Chl organismos.
No entanto, poderia ser regularmente A. marina vencida em utilizar os fotões de comprimento de onda mais longos, e poderia sua capacidade para utilizar NIR ser ineficiente, na borda do que os mecanismos moleculares da fotossíntese aeróbica são capazes de manipular? Ou podem organismos únicos, na verdade prosperar em fótons de baixa energia?
Uma nova pesquisa mostrou que A. marina não luta em tudo quando se vive em baixo consumo de energia de fótons. Na verdade, o cianobactérias é tão eficiente ou mais em armazenar energia como organismos que dependem de um Chl para a fotossíntese.
Mielke e colaboradores usaram uma técnica chamada pulsada tempo resolvido foto-acústica (PTRPA) para comparar as capacidades fotossintéticas de A. marina para uma cianobactéria um Chl chamado leopoliensis Synechococcus. PTRPA envolve pulsos de laser em comprimentos de onda controladas e permitiu à equipa medir a eficiência de armazenamento de energia de fótons (energia armazenada contra entrada de energia) de células de cianobactérias.
Ao testar Chl d e Chl nos comprimentos de onda que cada um precisa para dividir moléculas de água, a equipe mostrou que o armazenamento de energia de célula inteira em A. marina era tão - e às vezes mais - eficiente do que as células S. leopoliensis usando Chl a. Pela primeira vez, a equipe mostrou que a fotossíntese aeróbica pode funcionar bem em comprimentos de onda mais longos!
Esta descoberta faz A. marina e Chl d muito interessante para os cientistas que estão tentando encontrar vida em planetas extrasolares que orbitam estrelas fora do nosso sistema solar.
Nancy Kiang do instituto da NASA Goddard para Estudos Espaciais (GISS), explica: "Chl d estende a radiação solar para fotossíntese útil oxigênica 18% - que significa vida pode usar mais comprimentos de onda de luz (ou seja, mais tipos de luz produtoras de estrelas) para sobreviver . Isto implica um monte de coisas legais. "
Kiang enfatiza as implicações que os resultados poderiam ter na busca de vida em planetas extra-solares - eo futuro da vida aqui na Terra:
1) "Os planetas orbitando estrelas anãs vermelhas podem não ter muita luz visível, mas vai ter um monte de luz NIR. Então, agora nós sabemos que ainda faria sentido procurar a fotossíntese aeróbica em tais planetas, e nós poderíamos olhar para assinaturas de pigmento na NIR ".
2) "A. marina parece ser uma evolução tardia, ocupando um nicho de luz que é produzida por fótons que tenham ficado de Chl a organismos. Como ele pode usar mais radiação solar do que Chl a organismos, pode evoluir para o nosso planeta tem Chl d outcompete Chl um "?
3) "Biomimicry da fotossíntese continua a ser uma busca no desenvolvimento de energia renovável, mas ninguém ainda desenvolveu um sistema artificial tão boa como a natureza para separar a água. Para a energia renovável, que depende da luz solar, fazer os fótons de energia mais baixos usados com Chl d significa que não precisamos de tão fortes catalisadores artificiais para produzir combustível de hidrogênio e os biocombustíveis? "
As descobertas podem mudar completamente a nossa compreensão de uma reação biológica que é essencial para a biosfera da Terra moderna. Eles também podem abrir novas portas para o futuro da humanidade em áreas como energia renovável. Mas para a NASA, o estudo também pode ter implicações para o futuro da vida na Terra - e mais além - que são verdadeiramente longe.
A imagem abaixo mostra um gráfico da radiação incidente espectral e células inteiras na absorvância in vivo. A curva de amarelo é a irradiância solar do Sol na superfície da Terra (Lean e Rind, 1998); marrom é a irradiação de Gliese 581 (uma estrela M) a uma distância de zona habitável, o vermelho é a absorbância normalizada de A. marina (D. Mauzerall); preto é a absorbância normalizada de Synechococcus (D. Mauzerall); e roxo é a irradiância incidente (%) em uma marina A. ambiente (Larkum e Kühl, 2005).
O Galaxy diário via nasa.gov
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