Forskere har opdaget en biologisk switch i blågrønne alger, der reagerer på lys og ændrer, hvordan elektroner transporteres inden i cellerne.
Forskere har opdaget en biologisk switch i blågrønne alger, der reagerer på lys og ændrer, hvordan elektroner transporteres inden i cellerne. De nye fund kunne hjælpe med at konstruere alger til forbedret biobrændstofproduktion. Resultaterne af forskningen blev offentliggjort den 10. juli 2012 i Forløb fra National Academy of Sciences.
Blågrønne alger, også kendt som cyanobakterier, er kendt for deres eksplosive vækst, når de får den rigtige kombination af lys, næringsstoffer og varmt vand. Delvis på grund af deres høje vækstrate, deres evne til at bruge spildevand som kilde til næringsstoffer og deres evne til at vokse uden at konkurrere med agerjord, der bruges til at dyrke fødevarer, cyanobakterier og andre typer alger er blevet et hovedmål for biobrændstofproduktion.
Mangel på lys er ofte en stor begrænsning i alge biobrændstofproduktionssystemer, fordi alger har brug for lys for at fotosyntetisere. Forsøg på at øge mængden af lys, der leveres til alger i bioreaktorer, involverer typisk brugen af energikrævende blandesystemer eller mindre og dyrere vækstkamre.
Alternativt kunne forskere forsøge at forbedre den måde, hvorpå alger vokser under dårlige lysforhold. Men først skal de mere fuldstændigt forstå, hvordan de biologiske molekyler i celler reagerer på lys.
Cyanobakterier, der viser et grønt fluorescerende tag. Billedkredit: Queen Mary, University of London.
For at undersøge, hvordan cyanobakterielle celler reagerer på lys, vedhæftede forskere et grønt fluorescerende proteinmærke til to vigtige luftvejskomplekser i arten Synechococcus elongatus. Derefter udsatte de cyanobakterielle celler for enten dårligt lys eller moderat lysforhold i laboratoriet og spores ændringer i cellerne ved at se cellerne under et mikroskop.
Forskerne opdagede, at lysere lys fik luftvejskomplekserne til at omfordele sig gennem cellerne fra diskrete pletter til mere jævnt fordelte steder. Omfordelingen af åndedrætskomplekser syntes at være udløst af ændringer i redox-tilstanden af en elektronbærer tæt på plastiquinon og resulterede i en betydelig stigning i sandsynligheden for, at elektroner ville blive overført til fotosystem I, en integreret komponent af det fotosyntetiske kompleks, der er vist i nedenstående diagram.
Forskningen blev udført af syv forskere fra Queen Mary, University of London, Imperial College London og University College London.
Strøm af elektroner (lyseblå cirkler) inde i en celle under fotosyntesen. Billedkredit: Wikimedia Commons.
Conrad Mullineaux, der er professor i mikrobiologi ved Queen Mary, University of London og medforfatter til den nye artikel, kommenterede konklusionerne i en pressemeddelelse. Han sagde:
Enhver organisme, der ånder eller fotosyntetiserer, afhænger af små elektriske kredsløb, der fungerer inden i biologiske membraner. Vi forsøger at finde ud af, hvad der styrer disse kredsløb: hvad får elektronerne til at tage de ruter, de foretager, og hvilke switches er tilgængelige for elektronerne til andre destinationer?
Han kommenterede de nye fund yderligere i et interview med Ecoimagination:
Det er snarere som en velkendt elektrisk afbryder. Du trykker på den for at ændre ledningenes placering og derved ændre, hvad elektronerne gør. I denne tilstand prøver vi bare at forstå, hvad der sker i cellen. Men potentialet er der for at udnytte viden til biobrændstofproduktion.
Nederste linje: Forskere har opdaget en biologisk switch i cyanobakterier, der reagerer på lys og ændrer, hvordan elektroner transporteres inden i cellerne. De nye fund kunne hjælpe med at konstruere blågrønne alger til forbedret biobrændstofproduktion. Resultaterne af forskningen blev offentliggjort den 10. juli 2012 i Forløb fra National Academy of Sciences.
Et gennembrud i fremstilling af biobrændstof fra tang
George Church: Ingeniørbakterier udskiller dieselbrændstof ved hjælp af sollys og CO2
Daniel Kammen: Energi fra alger er et jokertegn