علت رنگ سبز گیاهان

به گزارش جام جم آنلاین ، اخیرا دانشمندان پاسخ کامل تری ارائه دادند. آنها مدلی ساختند که توضیح می دهد چرا ماشین های فتوسنتزی گیاهان باعث هدر رفتن نور سبز می شوند. آنچه آنها انتظار نداشتند این بود كه مدل آنها همچنین رنگ سایر اشكال فتوسنتز زندگی را نیز توضیح دهد. یافته های آنها به یک اصل تکاملی حاکم بر ارگانیسم های برداشت نور اشاره دارد که ممکن است در سراسر جهان اعمال شود. آنها همچنین درسی ارائه می دهند که - حداقل بعضی اوقات - تکامل کمتر به کارآمد بودن سیستم های بیولوژیکی اهمیت می دهد تا به پایدار نگه داشتن آنها.

رمز و راز رنگ گیاهان رازهایی است که ناتانیل گابور ، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا ، ریورساید ، سالها پیش در حالی که دوره دکترای خود را گذرانده بود ، آن را لرزاند. با استخراج از کار خود در مورد جذب نور توسط نانولوله های کربنی ، او فکر کرد که چگونه جمع کننده خورشیدی ایده آل ، یک جذب کننده اوج انرژی از طیف خورشیدی است. وی گفت: "شما باید این دستگاه باریك را داشته باشید تا بیشترین میزان انرژی را به نور سبز برساند." "و سپس بلافاصله به ذهنم خطور کرد که گیاهان برعکس عمل می کنند: آنها چراغ سبز را تف می کنند."

سبز رنگ بودن گیاهان

ناتانیل گابور ، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا ، ریورساید و همکارانش مدلی را برای جمع آوری نور در ارگانیسم های فتوسنتز تهیه کرده اند که کاهش "سر و صدا" نسبت به کارایی را بهینه می کند.

در سال 2016 ، گابور و همکارانش بهترین شرایط را برای یک سلول فوتوالکتریک تنظیم می کنند که جریان انرژی را تنظیم می کند. اما برای آگاهی از اینکه چرا گیاهان نور سبز را منعکس می کنند ، گابور و تیمی شامل ریچارد کاگدل ، گیاه شناس از دانشگاه گلاسگو ، با دقت بیشتری به آنچه در طول فتوسنتز اتفاق می افتد به عنوان مشکلی در تئوری شبکه نگاه می کنند.

اولین مرحله از فتوسنتز در یک مجتمع برداشت نور اتفاق می افتد ، شبکه ای از پروتئین ها که در آن رنگدانه ها تعبیه شده و یک آنتن تشکیل می شود. رنگدانه ها - کلروفیل ها ، در گیاهان سبز - نور را جذب می کنند و انرژی را به یک مرکز واکنش ، جایی که تولید انرژی شیمیایی برای استفاده سلول آغاز می شود ، منتقل می کنند. کارایی این مرحله اول فتوسنتز مکانیکی کوانتوم تقریباً کامل است - تقریباً تمام نور جذب شده به الکترونهایی تبدیل می شود که سیستم می تواند استفاده کند.

اما این مجموعه آنتن در داخل سلول ها دائماً در حال حرکت است. گابور گفت: "این حرکات بر چگونگی جریان انرژی از طریق رنگدانه ها تأثیر می گذارد" و باعث ایجاد سر و صدا و عدم کارایی در سیستم می شود. نوسانات سریع شدت نور در حال سقوط روی گیاهان - به عنوان مثال از تغییر در مقدار سایه - نیز ورودی را پر سر و صدا می کند. برای سلول ، ورودی مداوم انرژی الکتریکی بهمراه خروجی ثابت انرژی شیمیایی بهترین است: تعداد کمی الکترون که به مرکز واکنش می رسند می تواند باعث از کار افتادگی انرژی شود ، در حالی که "انرژی زیاد باعث ایجاد رادیکال های آزاد و انواع تأثیرات بیش از حد شارژ می شود" گابور گفت ، که به بافت ها آسیب می رساند.