
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

Выяснилось, что суша вокруг Аральского моря... стремительно поднимается
И ученые сумели разгадать эту удивительную загадку природы....

В каменных гробницах древней Ирландии похоронены вовсе не те, о ком думали ученые
Генетический анализ переписывает историю неолита....

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Застукали: антарктического гигантского кальмара впервые запечатлели в естественной среде
Прошёл век после открытия вида....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

Оказывается, римляне периодически врали о своих победах в исторических хрониках
Недавно археологи обнаружили в Судане очередное яркое тому подтверждение....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Он называется оло, и его практически не описать словами....

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....

Ученые доказали: вода на Земле не из космоса, а своя собственная
Она зародилась «автоматически». И это в корне меняет теорию жизни во Вселенной....

Нюхали чужие футболки: женщины полагаются на запах при выборе друзей
Наука требует странных опытов....