Фотосинтезата буквално е променила нашия свят. Растенията, "хранейки се" със слънчева светлина и "издишвайки" кислород, са превърнали цялата атмосфера на Земята в тази, която сега дишаме, и са осигурили енергия на нашите екосистеми. Сега изследователите са уловили хитър вид бактерии с открадната технология за фотосинтеза. Но тяхното молекулярно устройство за поглъщане на светлина не прилича на нищо, което някога сме виждали.
"Това е истински шедьовър на природата – казва Михал Коблизек от Института по микробиология на Чешката академия на науките. – Той има не само добра структурна стабилност, но и голяма ефективност при събиране на светлина.“
Макар че вече познаваме много фотосинтезиращи бактерии, това, което се случва в обитателя на пустинята Гоби Gemmatimonas phototrophica, е уникално. Някога в хода на своята история тази бактерия откраднала цял набор от гени, свързани с фотосинтезата, от по-стара протеобактерия – напълно различен тип бактерии.
Това демонстрира възможността за хоризонтален пренос на гени в бактериите (печално известен с лесното разпространение на резистентност към антибиотици), което позволява на напълно различен тип организми да придобият способността да се хранят със слънчева светлина.
Този нов за науката, високостабилен, улавящ слънчевата светлина комплекс от молекули има централен реакционен център, вътрешен пръстен, улавящ слънчевата светлина, наблюдаван преди при други бактерии, и нов тип външен пръстен. Заедно тези три компонента го правят по-голям от описаните по-рано фотосинтезиращи комплекси.
Външният и вътрешният пръстен абсорбират слънчева светлина с дължини на вълната от 800, 816 и 868 nm. Уловените фотони се насочват надолу към реакционния център, където са разположени хромофорите, аналогично на зелените пигменти на хлорофила в растенията. Тук се извършва фотосинтезата – уловената слънчева светлина възбужда хромофорите, карайки ги да прехвърлят своите електрони, за да участват в серия от реакции, използвайки въглероден диоксид за производство на захари.
Реакционният център на фотосистемата на G. phototrophica е подобен на този на протеобактериите и има същите хромофори като виолетовите хромобактерии, които се хранят със слънчева светлина, но се различава от всички други известни реакционни центрове по уникалното подреждане на стабилизиращите молекули. Изследователите обясняват, че въпреки че тази фотосинтетична структура изисква повече енергия за функциониране от други известни типове, тя компенсира това с необичайната стабилност и надеждност на всички процеси, което вероятно представлява важно еволюционно предимство.
„Това структурно и функционално изследване има вълнуващи последици, тъй като показва, че G. phototrophica независимо е еволюирала своя собствена компактна, здрава и високоефективна архитектура за събиране на слънчева енергия“, казва структурният биолог Пу Чиан от университета в Шефилд.
Един ден ние от своя страна също може да успеем да откраднем древните тайни на фотосинтезата на G. phototrophica, за да изградим бъдеще на синтетична биология, захранвана със слънчева енергия.
Изследването е публикувано в списанието Science Advances.
