Sinice, tyto všudypřítomné modrozelené řasy nacházející se všude od horkých pramenů po arktický led, mají působivou schopnost prospívat v široké škále prostředí. Klíčovým faktorem jejich adaptability je struktura pohlcující světlo zvaná fykobisom. Stejně jako miniaturní antény zachycují tyto struktury energii ze slunečního záření a fungují také jako jakýsi opalovací krém, chránící bakterie před nadměrnou intenzitou světla.
Jednou kritickou složkou tohoto obranného systému je protein známý jako oranžový karotenoidový protein (OCP). OCP funguje tak, že „zháší“ nebo rozptyluje přebytečnou světelnou energii, která by jinak poškodila fotosyntetický aparát modrozelených řas. Tento mechanismus je životně důležitý pro přežití náhlých výkyvů úrovně světla, chrání tyto drobné organismy před náhlými záblesky slunečního světla nebo měnícími se podmínkami pod vodou.
Ačkoli vědci věděli, že OCP hraje roli ve fotoprotekci, přesný způsob, jakým interaguje s fykobisomem, zůstal nejasný. Přesné místo, kde se OCP připojil k těmto složitým anténním strukturám, bylo záhadou, zejména vzhledem k různým architektonickým variacím nalezeným mezi různými druhy modrozelených řas.
Dekódování tajemství umístění „opalovacího krému“
Vědci z University of Chicago a Michigan State University se spojili, aby tuto hádanku rozluštili. Zaměřili se na dvě fykobisomové architektury – jednu se třemi sudy a druhou s pěti – a zkoumali, jak se OCP váže na tyto různé struktury. Pomocí pokročilé technologie zvané jednočásticová spektroskopie byli schopni sledovat přenos energie v nanoměřítku v každé ze dvou odrůd fykobisomu.
Jejich výsledky, publikované v Proceedings of the National Academy of Sciences, odhalily pozoruhodnou adaptaci: navzdory vazbě OCP na různých místech ve dvou různých fykobisomových strukturách konzistentně poskytoval stejnou úroveň ochranného zhášení. Tato flexibilita naznačuje, že OCP se mohl zpočátku vyvinout tak, aby se vázal na jednom konkrétním místě, ale postupem času se vyvinula schopnost efektivně fungovat na jiných místech, jak se měnila architektura těchto anténních komplexů.
Modulární a adaptivní systém
Tato „rovnováha mezi modularitou a specifičností místa“ zdůrazňuje hlavní princip designu přírody: účinnost díky adaptivním mechanismům. Systém poskytuje flexibilitu při zachování konstantní produktivity. Studie ukazuje, že OCP se jednoduše nepřipojuje k jedinému místu ve fykobisomu, ale vykazuje sofistikovanou schopnost přizpůsobit své vazebné místo tak, aby vyhovovalo různým architekturám.
Tato studie otevírá vzrušující vyhlídky pro budoucí výzkum. Squireův tým plánuje studovat další ochranné mechanismy ve fykobisomu, včetně „spínačů“ a „pojistek“, které regulují absorpci a tok energie v reakci na měnící se světelné podmínky. Pochopení toho, jak tyto složité prvky spolupracují, poskytne lepší pohled na pozoruhodnou odolnost modrozelených řas a inspiruje vývoj nových biomimetických přístupů k navrhování adaptivnějších rostlin a dokonce udržitelných energetických technologií.
