Nowe badanie ujawnia ewolucyjne ogniwo w procesie konwersji energii słonecznej
22 07 2026
Kategoria: Research highlights, Strona główna
Fotosystem I (PSI) przekształca energię światła słonecznego w energię chemiczną z niezwykłą wydajnością. Nadal jednak nie jest jasne, w jaki sposób szlaki transferu energii w PSI ewoluowały u sinic, glonów i roślin. Wykorzystując dwuwymiarową spektroskopię elektronową w ultraniskich temperaturach w połączeniu z modelowaniem dynamiki kwantowej, wykazaliśmy, że PSI wyizolowane z ekstremofilnego krasnorostu Cyanidioschyzon merolae zawiera dwie przestrzennie odrębne, niskoenergetyczne „pułapki”, zlokalizowane zarówno w rdzeniu (część kompleksu, w której zachodzi fotoaktywowany rozdział ładunku i transfer elektronów), jak i antenie wychwytującej światło tego biofotokatalizatora. W odróżnieniu od sinic, u których dominuje rdzeń, oraz roślin lądowych, u których kluczową rolę odgrywa antena, ta pośrednia architektura umożliwia zależną od temperatury redystrybucję energii wzbudzenia, przy jednoczesnym zachowaniu jej wydajnego pułapkowania i optymalnej konwersji energii słonecznej.
Wyniki pokazują, w jaki sposób rozbudowa anteny przekształciła przepływ energii w toku ewolucji bez obniżenia wydajności biologicznego systemu fotokatalitycznego. Odkrycie to wskazuje na ogólne zasady projektowania naturalnych i sztucznych układów konwertujących światło słoneczne, które umożliwiają zachować równowagę między wydajnością a stabilnością systemu fotokatalitycznego.
Najnowsze odkrycie zespołu Laboratorium Fotosyntezy i Paliw Słonecznych w Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego (CeNT UW) zostało dokonane pod kierunkiem Joanny Kargul, przy znaczącym udziale Miriam Izzo. Badania przeprowadzono we współpracy z Hong-Guangiem Duanem i Fulu Zhengiem z Ningbo University, Ajayem Jha z University of Oxford oraz R. J. Dwayne’em Millerem z University of Toronto wraz z członkami ich zespołów.
Prace zespołu Laboratorium Fotosyntezy i Paliw Słonecznych zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach grantu „Solar-driven Chemistry 2” nr 2022/04/Y/ST4/00107, przyznanego profesor Kargul.