Zsuzsanna, Tiborc, Klára2020. augusztus 11., kedd
Tudomány

Miért zöldek a növények?

National Geographic Magyarország

A kérdés igen egyszerű, azonban sokkal összetettebb és izgalmasabb ok áll a háttérben, mint sejtenénk.

Forrás: Pixabay

A növényeknek (illetve mindenféle fotoszintetizáló élőlénynek) folyamatosan változó fényviszonyok mellett kell kinyerniük a megfelelő mennyiségű energiát a beérkező fényből úgy, hogy közben képesek legyenek kihasználni a kevéske energiát is, és képesek legyenek túlélni a hirtelen nagy erővel érkezőt is. Az, hogy ezt miként teszik meg, rejtély.

A Kaliforniai Egyetem (Riverside) kutatója, Nathaniel M. Gabor vezetésével nemrégiben született, és a neves Science-ben megjelent tanulmány egy új modellt készített arra, hogy miként is oldják meg a fenti feladatot a növények és más organizmusok.

A fény energiájának megcsapolását a fehérjékhez kötődő klorofill molekulák végzik, s az így nyert energiát használják fel ahhoz, hogy a vízből, szén-dioxidból és szervetlen anyagokból tápanyagokat állítsanak elő. A fényenergia hasznosítása a fény elnyelésével kezdődik. A kutatócsoport e folyamat modellezéséhez olyan, komplex hálózatok hatékony működését leíró modellekhez fordult, mint pl. az agy, az elektromos hálózat, vagy a mobiltelefon-hálózat. A modellben egy olyan, egészen egyszerű hálózatot alkottak, amely kétféle színű fény elnyelésére képes, ám ennek ellenére azonos energiát szolgáltat. Már pusztán az ilyen, kétféle bemeneti állapotnak is érdekes következményei lettek.

„A modellünk szerint azzal, ha az élőlény csak bizonyos színű fényt nyel el, képes megvédeni magát a hirtelen változások hatásaitól, vagyis attól, amit zajnak nevezhetünk jelfeldolgozási értelemben, s ezzel a módszerrel igencsak hatékonyan tudják átalakítani az energiát” – magyarázta Gabor, aki fizikus egyetemi docens a Kaliforniai Egyetemen, és a kutatást vezette. „A zöld növények azért zöldek, illetve a bíborszínű baktériumok azért bíborszínűek, mert számukra a fény spektrumának csak egy kis része alkalmas arra, hogy kivédjék a hirtelen fényváltozások káros hatásait.” Gabor még doktori kutatóként, kb. egy évtizede kezdett el azon gondolkodni, hogy miért utasítják vissza a növények pont a zöld fényt, amely a napfény legintenzívebb hullámhossz-tartományú része. Fizikusokkal és biológusokkal dolgozott együtt azért, hogy megpróbáljon többet megtanulni a fotoszintézis kvantumbiológiai hátteréről és statisztikai modellezésről. Richard Cogdell, a tanulmány társszerzője, a Glasgow-i Egyetem kutatója arra ösztönözte Gabort, hogy többféle fotoszintetizáló élőlényre, így olyan fényviszonyokra is vizsgálja meg a hatást, amelyek életterében a beeső napfény spektruma igencsak eltérő. „Bebizonyítottuk, hogy a modell nemcsak a zöld növények körében működőképes, és úgy tűnik, a fotoszintézis egy alapvető és általános tulajdonságára sikerült rájönnünk. A tanulmányunk bemutatja, hogy amennyiben az élőlény a napfény spektrumának megfelelő részét választja energia kinyerésére, úgy minimálisra tudja csökkenteni a beérkező zajt, és optimalizálni a leadott energiát. Ez a módszer a napelemek működésének javítására is alkalmas lesz” – magyarázta Cogdell.

A fotoszintézis során a növénynek szabályoznia kell azt az energiamennyiséget, amelyet elnyelhet. Ha a növényt érő napfény hirtelen megnövekszik, s a növény nem tudja szabályozni az elnyelt energiát, akkor a túlcsorduló energia oxidatív stresszhez vezet, az pedig károsítja a növény sejtjeit.

Gabor elmondta, hogy a növények számtalan stratégiát dolgoztak ki arra, hogy elkerüljék a napsugárzás káros hatásait, pl. egyes növények elfordítják vagy összezárják a levelüket, mások pedig molekuláris szinten védekeznek, még az ultraibolya sugárzás ellen is. „Az világos, hogy a fotoszintézis komplex energiatermelő folyamatának egyik vezérlő elve a védekezés a káros sugárzás ellen, ez adta az alapját a modellünknek is. Nagyon egyszerű fizika rejlik mögötte, mégis számtalan biológiai megfigyelés igazolja a valódiságát, ami igencsak ritka dolog. Ha a további kísérletekben bebizonyosodik, hogy a körülmények egészen széles körében is igaz az így talált elv, s még pontosítani is tudunk a modellen, akkor a természet belső működésébe nyerünk bepillantást.”

Hozzászólások

Az öbölháború-szindróma nyomában

Az öbölháború-szindróma nyomában

Az 1990-1991-es háború után sok veteránnál krónikus és több tünettel járó rendellenesség alakult ki.

Szőrszálhasogatás: hogyan képes elvenni a puha szőr az acélpenge élét?

Szőrszálhasogatás: hogyan képes elvenni a puha szőr az acélpenge élét?

Érdekes eredményt hozott a borotvapengék életlenné válásának vizsgálata, és megoldást talált arra, hogy miként tehetőek a pengék hosszabb életűvé.

A Naprendszer legfurcsább kráterét vizsgálták

A Naprendszer legfurcsább kráterét vizsgálták

2018-ban a NASA Dawn űrszondája néhány hónap alatt elhasználta üzemanyaga maradékát, küldetését befejezve még részletes adatokat gyűjtött a Naprendszer egyik legérdekesebb formációjáról, az Occator-kráterről.

Ez lehet a Naprendszer legnagyobb becsapódásának nyoma

Ez lehet a Naprendszer legnagyobb becsapódásának nyoma

A Jupiter Ganymedes nevű holdja a Naprendszer kilencedik legnagyobb égiteste.

A Greenwich-i Királyi Obszervatórium létrejötte

A Greenwich-i Királyi Obszervatórium létrejötte

A Greenwich-ben, 1675-ben létrehozott angol tudományos intézmény elsődleges feladatai a nyílt vízi tájékozódást elősegítő csillagászati mérések és helymeghatározások voltak.

National Geographic 2020. augusztusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket