Определение фотосинтеза в школьных учебниках предлагают изменить
Российские ученые из Южного федерального университета и Всероссийского научно-исследовательского института комплексного использования и охраны водных ресурсов, по-видимому, выяснили, зачем растениям так много хлорофилла в листьях. В связи с новыми данными, полученными в ходе экспериментов, они пришли к выводу, что старое определение фотосинтеза — о поглощении углекислого газа и выделении кислорода, которое мы все изучали в школе, — не совсем верное. Точнее, не полное. Автор недавно опубликованной в журнале «Физиология и биохимия растений» работы, заведующий лабораторией экологии и физиологии растений ЮФУ Владимир Лысенко рассказал «МК» о том, что такое фотосинтез.
Итак, напомним, что согласно учебникам ботаники, фотосинтез — это процесс, при котором растения используют энергию света для своего роста, выделяя кислород и поглощая углекислый газ. За фотосинтез отвечает зеленый пигмент хлорофилл. Это касается общеизвестного оксигенного варианта фотосинтеза. Однако известен и так называемый аноксигенный фотосинтез, когда кислород не выделяется и углекислый газ не поглощается, а синтезируются только молекулы АТФ, переносящие энергию. Эти два типа фотосинтеза работают в растении параллельно. Но аноксигенному варианту в общем фотосинтезе высших растений уделено мало места.
Как сообщает Российский научный фонд, ученым ЮФУ под руководством Владимира Лысенко удалось в ряде экспериментов доказать, что на самом деле преобладающим может быть аноксигенный процесс с выработкой энергии для самого растения в листьях.
Эксперимент проводился на растении драцена душистая (Dracaena fragrans), имеющем светло-зеленые полоски на листьях. Долгое время считалось, что поскольку в обесцвеченных частях хлорофилла мало (в светлых частях драцены его было почти в 8 раз меньше), то фотосинтез в них должен быть значительно хуже. Однако биологи доказали обратное. Отрезав кусочки листьев разного цвета и измерив их способность поглощать углекислый газ и выделять кислород, они пришли к выводу, что содержание хлорофилла не влияет на газообмен: темно-зеленые и светло-зеленые части листьев поглощали углекислый газ и выделяли кислород одинаково интенсивно.
Авторы работы предположили, что в темно-зеленых секторах листьев большое количество пигмента может быть «занято» не традиционным известным нам типом фотосинтеза, а аноксигенным.
— По моему мнению, это следует сформулировать в следующем общем виде: фотосинтез — это процесс преобразования световой энергии в энергию химических связей, происходящий в живых организмах.
— Нет, это лишь частный случай фотосинтеза. Хотя аноксигенный фотосинтез наименее изучен, как оказалось, этот тип фотосинтеза в некоторых случаях (стресс, медленный рост) может преобладать у растений — более 50%.
— Он обеспечивает энергию для защиты растения от фотоингибирования (повреждения фотосинтетического аппарата растения избытком света).
— Да, проблема защиты растения от избытка света часто гораздо серьезнее, чем его недостаток. Предыдущие эксперименты на одном из самых распространенных в Ростове растений — айланте — показали, что при избыточном освещении преобладает аноксигенный фотосинтез, а при умеренном — первые 30–40 минут, после чего активизируется обычный оксигенный фотосинтез с поглощением углекислого газа. Активизация аноксигенного фотосинтеза в данном случае является защитной реакцией. Результаты наших исследований опубликованы в журнале Functional Plant Biology.
— Да, по всей вероятности, это так. То есть для таких листьев больше подходит старая версия определения фотосинтеза.