Der er nyt under Solen! – Biologisk Institut - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

BIO > Nyheder > Pressemeddelelser > Der er nyt under Solen!

19. august 2016

Der er nyt under Solen!

fotosyntese

Bakteriers fotosyntese er på samme tid genial og forræderisk svær at forstå. Nu er det lykkedes et forskerhold med dansk ledelse at finde den sidste brik i et vigtigt puslespil – og dermed opnå et gennembrud indenfor arbejdet med at forstå, hvordan en af naturens ekstreme overlevere indsamler energi fra solen.

Naturen har mange små kraftværker, der populært sagt høster energi til alle de dyr og planter, der findes her på Jorden. Verden over forsøger videnskaben at efterligne naturen for at finde de mekanismer, som gør det muligt for liv at optage energi fra Solen på selv de mest ugæstfri steder. Her har en danskledet forskningsgruppe netop opnået et vigtigt gennembrud:

”Vi kan, som de første i verden, fremvise detaljerede billeder af den struktur, som udgør fundamentet for nogle af disse meget spændende molekyler. Vi har, sammen med et internationalt forskerhold, taget et væsentligt skridt fremad i forståelsen af naturens vel nok største og mest effektive ’solfanger’ – det såkaldte klorosom,” forklarer professor Niels Chr. Nielsen, dekan for Science & Technology på Aarhus Universet, og en af hovedforfatterne på en artikel, der netop er udsendt tidsskriftet i Nature Communications.

Illustrationen her viser et klorosom, som det sidder på bakterien, og som gør det muligt for bakterien at leve på de ekstreme steder, hvor den har fundet sin niche. I denne fortegnede udgave, kan man se, hvordan lysets energi opfanges og ledes ned mod organismen. (1.) er selve klorosomet, der rummer op mod 200.000 solfanger-molekyler -de såkaldte bakterio-klorofylmolekyler- der opfanger fotoner fra solen. Molekylerne leder fotonens energi videre ned mod bundpladen, som er den struktur, den dansk-ledede gruppe nu har afdækket (2). Her i bundpladen finder vi de nano-rør, der dels fungerer som fundament for solfanger-molekylerne, og dels leder energien effektivt videre mod resten af reaktionscenteret i bakterien (vist i grå her), hvor fotosyntesen kan foregå. I forstørrelsen (b) kan man se, hvordan de røde strenge – som består af proteiner – indhyller selve solfanger-molekylet, der overfører energien. På sin vis kan det minde lidt om en ledning, hvor proteinet er isoleringen og molekylet er kobberet inden i – på (c) kan denne ’ledning’ ses lidt bedre. Her er bundpladens nano-rør vist, som de sidder på rad og række i bundpladen. Ill: Jakob Toudahl Nielsen. (Klik for stor udgave)

Takket være et tværfagligt forskerhold fra universiteterne i Aarhus og København, samt grupper fra universiteter i Sverige, Ungarn og Estland, er det nu lykkedes at bestemme opbygningen af en af de biologiske super-strukturers fundament.

Forskergruppen har taget udgangspunkt i en af naturens ekstreme overlevere: bakterien Chlorobaculum tepidum som er en fotosyntetisk grøn svovlbakterie. Bakterier som denne lever i det mørke vand og mudder i søer og dybt under havoverfladen i Sortehavet. Selv i disse mørke miljøer er de i stand til at opfange de ganske få lysfotoner, der kommer ned til dem, og omsætte dem til energi som bruges til fotosyntese.

”For at kunne indeholde så mange solfanger-molekyler har bakterierne opfundet en ganske særlig plade af protein, der sidder i bunden af klorosomet og som de mange solfanger-molekyler kan samle sig på. Det er strukturen af denne plade, vi har bestemt,” forklarer Niels-Ulrik Frigaard, der er lektor på Biologisk Institut på Københavns Universitet.

Klorosomet har længe været et emne for forskningen, og man er gennem tiden kommet ganske langt i at kortlægge og beskrive denne super-struktur. Men ikke i forhold til bundpladen som er helt essentiel for forståelsen af systemet.

”Det er en vigtig brik, vi har fundet frem mod forståelsen af, hvordan det er muligt at opfange solenergi på steder, hvor der er så lidt lys at det næsten minder om mørke. Resultatet her kan skabe et helt nyt fundament indenfor forskningen af en række områder – et oplagt er indenfor solfangerteknologi, men det vil for eksempel også kunne overføres til forskning indenfor naturens nano-strukturer og mange andre områder,” siger Jakob Toudahl Nielsen fra Center for Insoluble Protein Structures (inSPIN) ved Interdisciplinary Nanoscience Center, iNANO, på Aarhus Universitet.

Fundet giver fornyet håb om, at man gennem videre forskning f.eks. vil kunne adaptere naturens egne metoder til at omsætte solenergi, og måske endda engang udvikle en biologisk solcelle baseret på grønne bakterier, der er miljø-neutrale og potentielt kunne fungere selv i næsten mørke. Men det er endnu et stykke ud i fremtiden, før det kan ske.