Dlaczego trawa jest zielona?
Zielony to kolor tak ściśle łączony z przyrodą i środowiskiem, że słowa te mogą być stosowane zamiennie. Często mówimy o „zielonych strategiach”, „zielonych zakupach” lub „otaczaniu się zielenią”. Ale właściwie dlaczego nasza przyroda jest tak zielona? I dlaczego warto poznać odpowiedź na to pytanie? „Światło słoneczne jest źródłem energii”, wyjaśnia Erb, profesor biochemii i dyrektor Instytutu Mikrobiologii Ziemi im. Maxa Plancka w Niemczech. „Światło to ma różne barwy, co możemy zaobserwować na przykładzie tęczy”. Absorbując światło słoneczne, rośliny wykorzystują głównie wiązki niebieskie i czerwone jako energię do wiązania dwutlenku węgla w procesie zwanym fotosyntezą. Zielona wiązka światła jest pomijana i to ona nadaje kolor roślinom. „Światło niebieskie charakteryzuje się wysoką energią i jest w stanie głębiej przenikać wodę, dlatego młode glony i rośliny skupiają się na absorpcji właśnie tej fali”, mówi Erb. W pewnym momencie glony i rośliny rozwinęły także zdolność pochłaniania światła czerwonego o niższej energii, wykorzystując inny pigment. A dlaczego zielone światło zostało pominięte? Ponieważ ewolucja opiera się na tym, co już istnieje i co się sprawdza. Gdy pierwsze organizmy fotosyntetyzujące wykształciły zdolność pochłaniania światła niebieskiego i czerwonego, dzięki którym mogły prawidłowo się rozwijać, inne rośliny nie miały potrzeby, by wykorzystywać dodatkowo światło zielone.
Bardziej wydajne energetycznie rośliny
Zrozumienie, dlaczego nasz świat jest zielony, może mieć duże znaczenie dla naszej przyszłości. W procesie przechodzenia na bardziej zrównoważone źródła energii udoskonalenie fotosyntezy może odegrać kluczową rolę. „Jako naukowiec chcę przede wszystkim lepiej zrozumieć fotosyntezę – najbardziej złożony i zrównoważony proces energetyczny”, dodaje Erb. „Glony i rośliny od 3 miliardów lat wykorzystują światło słoneczne do wiązania CO2”. Jak zauważa Erb, ewolucja to powolny proces. Kreatywność i pomysłowość naukowców mogą szybko zaowocować rozwiązaniami dla niektórych z najbardziej palących problemów środowiskowych. Jedną z propozycji jest udoskonalenie procesu fotosyntezy tak, aby zwiększyć ilość pozyskiwanej energii ze światła słonecznego. W prace nad tym rozwiązaniem zaangażowani są różni naukowcy, czego przykładem są przełomowe badania Erba realizowane w ramach finansowanego przez UE projektu SYBORG. „Wiemy więc, że trawa jest zielona, ponieważ nie wykorzystuje światła o tej barwie”, wyjaśnia naukowiec. „Oznacza to, że rośliny absorbują tylko niektóre wiązki światła. Może udałoby nam się opracować mechanizm umożliwiający pobieranie całego spektrum światła, co pozwoliłoby na przeprowadzanie fotosyntezy nawet przy niskim natężeniu światła?” Wskazówki, jak tego dokonać, znaleziono w najmniej oczywistym miejscu. Bakterie wodne występujące na głębokości ponad 100 m wykształciły złożone pigmenty i mechanizmy umożliwiające fotosyntezę niektórych wiązek światła w zimnej i ciemnej otchłani morskich głębin. „Przyroda podsuwa nam różnorodne rozwiązania, które możemy wykorzystać, by opracować wydajniejszy proces fotosyntezy w laboratorium”, mówi Erb. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o badaniach Erba Ekologiczna maszyna – jak biologia syntetyczna może zbudować lepszy liść?
Słowa kluczowe
SYBORG, fotosynteza, światło słoneczne, rośliny, energia, biologia, długość fali, biochemia, przyroda