
Хвойные деревья дышат не так, как мы думали
Мы привыкли считать, что растения — источники кислорода, которые обеспечивают нас жизненно важным газом благодаря фотосинтезу. Однако недавнее исследование показало, что хвойные иглы ведут себя неожиданным образом: в начале весны, когда светло, но холодно, они поглощают кислород, а не выделяют его. Как такое возможно и зачем им это нужно?
Фотосинтез — процесс, при котором растения под действием света превращают углекислый газ и воду в углеводы и кислород. Этот процесс происходит в специальных органеллах клеток листьев — хлоропластах, которые содержат тилакоидные мембраны с двумя основными комплексами — фотосистемами I и II. Кислород выделяется при разделении воды на фотосистеме II.
Животные и грибы, в отличие от растений, не могут фотосинтезировать, поэтому они потребляют кислород во время дыхания, при котором углеводы окисляются до углекислого газа и воды. Растения тоже дышат, особенно ночью и в корнях, но днем листья и иглы являются настоящими «фабриками кислорода».
Однако ученые из Умео университета (Швеция) обнаружили, что хвойные иглы сосны и ели зимой поглощают кислород на свету. Это было неожиданным открытием, которое заставило исследователей задаться вопросом: как это возможно и зачем им это нужно? Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature Communications.
— Татьяна Шутова, старший научный сотрудник Умео университета.
Оказалось, что прибор работал исправно, а иглы действительно поглощали кислород на свету. Чтобы выяснить причину этого явления, ученые использовали комбинацию сложных методов. Они обнаружили, что поглощение кислорода происходит вокруг фотосистемы I и связано с особым типом белков — флаводиороновыми белками.
Флаводиороновые белки используются водорослями и цианобактериями для защиты своего фотосинтетического аппарата от повреждения избыточным светом. Они могут принимать электроны от фотосистемы I и переносить их на кислород, образуя воду. Таким образом, они предотвращают образование реактивных форм кислорода, которые могут повредить клетку.
Цветущие растения потеряли эти белки в ходе эволюции, но хвойные сохранили их, и это исследование предполагает, что они также способствуют фотозащите у хвойных. В начале весны, когда светло, но холодно, фотосинтез может быть затруднен из-за низкой температуры и недостатка углекислого газа. В этом случае флаводиороновые белки могут помочь иглам избежать стресса и подготовиться к активному фотосинтезу в теплое время года.
В предыдущем исследовании, которое ученые опубликовали три года назад в том же журнале, они выявили другой механизм — своего рода кратчайший путь между фотосистемой II и I, который используют хвойные для защиты своего фотосинтетического аппарата.
— Стефан Янссон, профессор растительной клеточной и молекулярной биологии в Умео университете, который возглавлял проект.
Фотосинтез — процесс, при котором растения под действием света превращают углекислый газ и воду в углеводы и кислород. Этот процесс происходит в специальных органеллах клеток листьев — хлоропластах, которые содержат тилакоидные мембраны с двумя основными комплексами — фотосистемами I и II. Кислород выделяется при разделении воды на фотосистеме II.
Животные и грибы, в отличие от растений, не могут фотосинтезировать, поэтому они потребляют кислород во время дыхания, при котором углеводы окисляются до углекислого газа и воды. Растения тоже дышат, особенно ночью и в корнях, но днем листья и иглы являются настоящими «фабриками кислорода».
Однако ученые из Умео университета (Швеция) обнаружили, что хвойные иглы сосны и ели зимой поглощают кислород на свету. Это было неожиданным открытием, которое заставило исследователей задаться вопросом: как это возможно и зачем им это нужно? Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature Communications.
Я подумала, что что-то не так с прибором и повторила измерения
— Татьяна Шутова, старший научный сотрудник Умео университета.
Оказалось, что прибор работал исправно, а иглы действительно поглощали кислород на свету. Чтобы выяснить причину этого явления, ученые использовали комбинацию сложных методов. Они обнаружили, что поглощение кислорода происходит вокруг фотосистемы I и связано с особым типом белков — флаводиороновыми белками.
Флаводиороновые белки используются водорослями и цианобактериями для защиты своего фотосинтетического аппарата от повреждения избыточным светом. Они могут принимать электроны от фотосистемы I и переносить их на кислород, образуя воду. Таким образом, они предотвращают образование реактивных форм кислорода, которые могут повредить клетку.
Цветущие растения потеряли эти белки в ходе эволюции, но хвойные сохранили их, и это исследование предполагает, что они также способствуют фотозащите у хвойных. В начале весны, когда светло, но холодно, фотосинтез может быть затруднен из-за низкой температуры и недостатка углекислого газа. В этом случае флаводиороновые белки могут помочь иглам избежать стресса и подготовиться к активному фотосинтезу в теплое время года.
В предыдущем исследовании, которое ученые опубликовали три года назад в том же журнале, они выявили другой механизм — своего рода кратчайший путь между фотосистемой II и I, который используют хвойные для защиты своего фотосинтетического аппарата.
В обоих случаях есть интересные параллели. Хвойные сохранили процесс, который присутствует у низших растений, но который цветущие растения потеряли или не используют в такой же степени. Хвойные, по-видимому, приняли стратегию «лучше перебдеть, чем недобдеть», которая может быть менее эффективной в оптимальных условиях, но делает их более конкурентоспособными в суровом климате
— Стефан Янссон, профессор растительной клеточной и молекулярной биологии в Умео университете, который возглавлял проект.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

Скрытые миллиарды: население Земли оказалось гораздо больше, чем считалось
Новые исследования бросают вызов официальным демографическим данным....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

iPhone, давай до свидания! Илон Маск презентовал инновационный смартфон PhoneX
Это устройство слишком прекрасно для нашей реальности....

Ученые рассказали и показали, как выглядит Антарктида без льда
Высокие горы, глубочайшие каньоны, 58 метров до Апокалипсиса и множество других тайн....

Самые массовые и дикие розыгрыши на 1 апреля в мировой истории
Это вам не просто «вся спина белая»....

Тайна болезней на космической станции наконец-то раскрыта!
Ученые говорят: во всем виновата… идеальная уборка на МКС....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...