عکاسی از فتوسنتز در دمای طبیعی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از SLAC، فتوسنتز از جمله قدیمی‌ترین کشف‌های طبیعی بشر است که چندین دهه قبل موجب شناخت عملکرد گیاهان و منشاء اصلی حیات روی زمین شد. این فرآیند با آزادسازی اکسیژن، تنفس را ممکن و با تبدیل مواد معدنی به قند آلی، غذا را فراهم می‌سازد اما همین کار شناخته شده، تاکنون برای ما از روی حدس و گمان منطقی شناخته شده بود.

روش بررسی عملکرد پروتئین‌های فتوسنتز به‌طور سنتی به این شکل است که مولکول‌ها را در دمای بسیار پایین منجمد می‌کنند و سپس برش آنها را زیر میکروسکوپ الکترونی بررسی می‌کنند اما این روش تنها به بررسی و عکسبرداری از ساختار منجر می‌شود و روش عملکرد آنها همچنان رازآلود باقی می‌ماند.

در آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی یک لیزر به نام SLAC وجود دارد که به تازگی کاربرد بسیار شگفت‌انگیزی برای آن پیدا شده است. محققان در این مرکز موفق شدند از مولکول‌های کلروفیل حین کار کردن و در دمای اتاق عکسبرداری کنند. روش کار به این شکل بود که مولکول‌های آماده فتوسنتز را در محلولی مخصوص قرار دادند و روی یک تسمه نقاله گذاشتند.

این محلول‌ها حین عبور از مقابل یک لیزر سبز‌رنگ رد می‌شدند که عمل فتوسنتز را تحریک می‌کرد. در مرحله بعدی لیزر اشعه ایکس این مرکز قرار داشت که با سرعتی معادل 40 فمتوثانیه (برابر با 10 به توان منفی 15 ثانیه است. یعنی یک میلیون میلیاردم ثانیه. نسبت یک فمتوثانیه یه یک ثانیه مانند نسبت یک ثانیه به ۳۱/۷ میلیون سال است) از مولکول‌هایی که در حال فتوسنتز بودند عکاسی می‌کرد.

سرعت لیزر اشعه ایکس آنقدر زیاد بود که می‌توانست قبل از رفت و برگشت اتم‌ها در عمل فتوسنتز از آنها تصویری ثبت کند. با کمک این روش برای نخستین‌ بار انسان توانست روش دقیق و واقعی کار کلروفیل در نور را ثبت کند.

نخستین فایده‌ای که برای این اختراع جدید می‌توان ذکر کرد این است که پس از درک دقیق و درست فتوسنتز، یک منبع بی‌انتها از انرژی پاک مبتنی بر خورشید در اختیار ما قرار می‌گیرد که با استفاده از آن می‌توان حتی در سفرهای فوق طولانی فضایی نیز مایحتاج مورد نیاز را بدون محدودیت تهیه کرد.

مترجم: محمدرضا احمدی‌نیا