Ученые опровергли 50-летний учебник: кислородный фотосинтез возможен с одним фотосистемой
Исследователи из LMU (Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана) впервые доказали, что кислородный фотосинтез может происходить с использованием только одной фотосистемы. Это опровергает один из фундаментальных принципов биологии, который более полувека считался незыблемым и воспроизводился в учебниках по всему миру. Результаты опубликованы в Nature Communications. Об этом пишет сайт Phys.org.
Согласно классической модели, для фотосинтеза необходима согласованная работа двух белковых комплексов — фотосистемы II и фотосистемы I. Однако группа профессора Дарио Ляйстера получила цианобактерии Synechocystis, у которых фотосистема I полностью исчезла. Несмотря на это, бактерии продолжали расти, фиксировать углекислый газ и выделять кислород.
Открытие произошло случайно. Ученые планировали внедрить растительную версию фотосистемы I в цианобактерии, но в ходе генетической инженерии и адаптивной лабораторной эволюции получили организмы без фотосистемы I. «Мы, конечно, не ожидали получить организмы, способные к полноценному фотосинтезу без фотосистемы I», — комментирует Ляйстер.
Механизм, позволяющий обходиться без фотосистемы I, связан с реорганизацией цепи переноса электронов. В ходе адаптивной эволюции возник особенно крутой протонный градиент, который заставил комплекс NDH-1 работать в обратном направлении, производя NADPH — вещество, которое ранее считалось продуктом исключительно фотосистемы I.
По словам Ляйстера, открытие меняет представления об эволюции кислородного фотосинтеза и показывает, что даже самые изученные биологические процессы могут преподносить сюрпризы. В долгосрочной перспективе результаты могут вдохновить на создание более эффективных фотосинтезирующих организмов и новые биотехнологические приложения.
