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活用低能量做為能源的方式:新的光合作用

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科技產業資訊室 - 王宣智 發表於 2018年6月28日

圖、活用低能量做為能源的方式:新的光合作用
 
倫敦帝國理工學院所領導的研究團隊在 Science 雜誌公布,其發現的一種新型光合作用。地球上絕大多數生物在光合作用過程中使用可見紅光,但新發現的光合作用使用近紅外光代替。
 
地球上的絕大多數生物都是利用可見紅光進行光合作用,而新的光合作用竟是以能量更低的近紅色外光做為能量來源。研究人員在黃石國家公園的細菌墊或澳洲海灘岩陰影中,發現生長在近紅外光環境的藍藻或藍綠藻利用近紅外光做為能量來源進行光合作用。為了驗證發現,研究人員在倫敦帝國大學的櫥櫃中養殖藍綠藻,並於櫥櫃中裝設紅外光LED,最終確認藍綠藻確實能夠運用近紅外光做為光合作用所需的能量。
 
傳統的光合作用是利用綠色色素的葉綠素a(chlorophyll-a)收集可見紅光中的能量,製造生物化學物質和氧氣。葉綠素a 存在所有的植物、藻類與藍綠藻(cyanobacteria)中,因此讓科學家們漸漸形成共識,認為可見紅光為光合作用產生氧氣所需化學能的最低能量,亦即是所謂的紅色限制(red limit)。這樣的限制也被應用在宇宙生物學領域,用來尋找其它太陽系中的外星生命。然而,新的光合作用發現推翻了過去許多的假設。
 
研究團隊發現在近紅外光的環境下,傳統光合作用扮演重要角色的葉綠素a 會停止作用,並由含有不同種類葉綠素的葉綠素f (chlorophyll-f)取代,葉綠素f利用更低能量的近紅外光做為能源,進行複雜的化學反應。新的光合作作用,突破過去紅色限制的認知。研究者更進一步發現,葉綠素f 在陰影環境的光合作用中,也扮演著重要的角色,協助收集能量。
 
新光合作用的發現不僅僅擴展了生物研究的視野,也將擴及工程領域的應用,重新思考人工光合作用的能量來源,發展出使用更低能量環境能的人工光合作用方法。(657字;圖1)
 

參考資料:
Scientists Discover a New Type of Photosynthesis. SciTechDaily,2018/6/16
Photochemistry beyond the red limit in chlorophyll f–containing photosystems. Science,2018/6/15
New type of photosynthesis discovered that could change hunt for alien life. Independent,2018/6/15


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