Растения преобразуют свет в форму энергии, которую они могут использовать — молекулу под названием аденозинтрифосфат (АТФ) — посредством фотосинтеза. Это сложный процесс, который также производит сахар, который позже растение может использовать для получения энергии, и кислород. Некоторые бактерии, живущие в освещенных слоях источников воды, также могут преобразовывать свет в АТФ, но используемый ими процесс проще и менее эффективен, чем фотосинтез. Тем не менее, исследователи Техниона — Израильского технологического института обнаружили, что этот процесс не так прост и ограничен, как считалось ранее.

Родопсины — это управляемые светом протонные насосы, которые бактерии используют для производства АТФ. В то время как фотосинтез — это процесс, включающий несколько стадий и белков, родопсин выполняет все сам. Это не более эффективно, а скорее похоже на разницу между средневековой мастерской и современной фабрикой. Родопсины активируются молекулой под названием «ретиналь», которая поглощает свет. В частности, в этих белках сетчатка поглощает зеленый свет . Другая молекула, каротиноидная «антенна», может позволить ему также поглощать синий свет , увеличивая количество энергии, которую может производить родопсин.

Однако такие антенны пока обнаружены только у двух редких видов бактерий, тогда как половина бактерий, обитающих на поверхности океанов и озер, содержит ген родопсина.

Аспиранту Ариэлю Чазану, работающему под руководством профессора Одеда Бежа с биологического факультета Техниона, это казалось странным. Способность поглощать свет в синем диапазоне выгодна, так как синий свет глубже проникает в воду. А каротиноиды широко доступны в природе. Может ли быть так, что полезный инструмент будет лежать без дела, и никакие бактерии не подцепят его? Г-н Чазан предположил, что антенны, используемые многими бактериями, еще не обнаружены. И он отправился их искать.

Как найти молекулу, не зная, что именно вы ищете? Мистер Чейзан отправился на рыбалку. Он собрал воду из озера Кинерет и выделил известные родопсиновые протонные насосы. Затем он использовал их в качестве приманки, чтобы ловить потенциальные усики в той же воде. Молекулы, которые прикреплялись к родопсинам и увеличивали выход их энергии под воздействием синего света, были теми, кого он искал. Он нашел многих. Многие варианты молекул, с которыми ученые не были знакомы в контексте родопсинов, и которые микробы, по-видимому, использовали для получения большего количества энергии из света, которому они подвергались.

Одно дело, когда что-то происходит на озере Кинерет. Но если то же самое происходит в океанах по всему миру, это прорыв. Поэтому г-н Чазан приступил к выполнению тех же экспериментов с океанской водой. Он также работал, чтобы доказать еще кое-что: что молекулы, которые он обнаружил, были эффективными антеннами родопсина не только в пробирке , но и внутри живых клеток. Все опыты оказались положительными.

«Это новое знание о первичных продуцентах на Земле — организмах, производящих энергию, доступную для живых существ, из неорганических источников энергии . входит в пищевую цепочку , чем было известно ранее», — сказал г-н Чазан, объясняя важность своего открытия. Научное сообщество согласно с тем, что это исследование имеет далеко идущие последствия, и недавно оно было опубликовано в журнале Nature .

Работу выполнил интернациональный коллектив, в который вошли группы из Японии, Испании и Израиля. Методика «рыбалки», которую использовал г-н Чазан, старая, почти устаревшая. «Люди отнеслись к этому скептически, когда я предложил это», — сказал он.

«Но мне нравится применять существующие методы так, как они не использовались раньше. Мы не должны забывать старые инструменты только потому, что в нашем наборе инструментов есть что-то более новое и блестящее. Выход в поле, чтобы увидеть, что дает нам природа, требует больше усилий, чем заказ чистых наборов промышленного производства и выполнение всего в лаборатории. Но эти стерильные наборы далеки от природы, которую мы хотим изучать, и при переходе все теряется».