Китайские учёные раскрыли механизм улавливания света у морских водорослей

Китайские учёные впервые раскрыли трёхмерную структуру системы утилизации световой энергии у кокколитофорид — известных фотосинтезирующих организмов. Это открытие проливает свет на проектирование новых фотосинтетических белков для борьбы с изменением климата.

Результаты исследования были опубликованы на обложке журнала Science в пятницу, 12 сентября 2025 года.

Кокколитофориды являются одним из основных видов морского фитопланктона. Они играют важную роль в первичной продуктивности океана — процессе, при котором организмы преобразуют неорганические вещества в органические соединения, — а также в морском осаждении углерода и глобальном углеродном цикле.

Эти водоросли способны адаптироваться к изменчивой световой среде на разных глубинах морской воды, а их эффективный фотоавтотрофный рост позволяет им быстро размножаться. Однако механизм того, как их фотосистема эффективно захватывает и использует световую энергию, оставался неясным.

Команда под руководством Ван Вэнда и Тянь Лицзинь из Института ботаники Китайской академии наук обнаружила светособирающую структуру этого вида водорослей. Она состоит из 38 светособирающих антенн, расположенных в восемь радиальных полос по вихревой схеме вокруг ядра фотосистемы, что значительно расширяет область сбора света.

Исследователи также идентифицировали обильное количество хлорофилла-c и фукоксантин-типа каротиноидов в светособирающих антеннах, которые позволяют антеннам эффективно поглощать сине-зелёный и зелёный свет с длинами волн от 460 до 540 нанометров в глубокой воде.

Кроме того, исследование показало, что большое количество хлорофилла-c и хлорофилла-a образует плоскую и гладкую сеть передачи энергии, что может быть ключом к поддержанию сверхвысокой квантовой эффективности преобразования.

Ван заявил, что исследование предлагает новую структурную модель для понимания механизма эффективного преобразования энергии у фотосинтезирующих организмов.

«В будущем мы ожидаем, что эти findings станут основой для проектирования новых фотосинтетических белков и дальнейшего руководства искусственным моделированием и разработкой биологических ресурсов с высоким углеродным поглощением, что имеет большой потенциал в области синтетической биологии и реагирования на изменение климата», — сказал он.