可再生能源对植物来说很容易。这些绿色生物吸收水、阳光和二氧化碳,制造自己的燃料。魔法发生在微小的分子结构中,这些分子结构太小了,人眼无法感知。
但是,虽然这个过程对植物来说很容易,但真正理解发生了什么对人类来说却出奇地困难。科学家们知道,这涉及到电子、电荷转移和一些原子层面的物理,但具体发生了什么以及什么时候发生还不清楚。人们利用从核磁共振到量子计算机等一系列工具,努力破译这个谜团。
该研究的作者、剑桥大学卡文迪什实验室的研究员托米·贝基向earthther解释说,采用一种方法,向活的植物细胞发射激光脉冲,为它们拍照。利用这项技术,Baikie和他的同事们深入研究了植物细胞的反应中心。他们的研究结果本周发表在该杂志上。

根据剑桥大学的一份新闻稿,他们使用的技术使研究人员能够仔细观察电子的活动,并“在飞秒尺度上跟踪活的光合细胞中的能量流——千分之一万亿分之一秒。”
能够如此近距离地观察电子,使科学家能够观察到蛋白质复合物可能泄漏电子的位置,以及电荷如何沿着化学反应链移动。“我们对光合作用的了解并不像我们想象的那么多,我们在这里发现的新的电子转移途径完全令人惊讶,”协调这项研究的珍妮·张(Jenny Zhang)在声明中说。
作者在论文中写道,了解这一自然过程如何运作的复杂性“为重新连接生物光合作用开辟了新的可能性,并在生物和人工光合作用之间建立了联系”。这意味着他们有一天可以利用这些知识来帮助改造植物,以适应更多的阳光,或者创造出新的配方,为人们提供更清洁、更光的燃料。
虽然“入侵”光合作用的可能性更多是推测性的,但该团队对超快光谱本身的潜力感到兴奋,看到它如何提供关于“生命系统动力学”的“丰富信息”。正如《大众科学》(PopSci)此前报道的那样,“使用超短脉冲进行光谱学,可以让科学家们窥视分子和原子的深处,或者在一眨眼的微小片段中开始和结束的过程。”