@ 2014.06.24 , 18:44

对能量控制自如的藻类

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科学家证明,某些能利用量子效应优化自身光合作用的藻类同时具备关闭光合作用的功能。该发现将有助于开发高效的有机太阳能电池以及量子设备。

一些有机体就像量子计算机一样能够扫描所有可能选项并迅速选出最优运行路径或解决方法,而对绿色植物和一些光合藻类来说,意思就是它们能最大限度利用所吸收的能量,并将这些能量从绿叶处完美转移供应自身所需。这个效应称作量子退相干,它能够保证一些藻类在极弱光条件下生存。

最近,澳洲新南威尔士大学物理学院的科学家研究了其中一种单细胞藻类,叫做隐藻。这种藻一般生长在水底深处或者冰层底部,那里的光线几乎为零。科学家发现,有一类隐藻的量子退相干是处于关闭状态的,这是因为某个基因的突变,改变了捕光蛋白的形状。

在量子力学中,当所有量子波节拍一致时,整个系统处于连贯状态;当系统连贯时,它便可以同时存在于许多不同的状态中,此为叠加。

研究人员运用X光衍射晶体分析法检测了三个不同种类隐藻的捕光复合物的晶体结构,其中有两个品种发生了突变,致使编码时有额外的氨基酸插入,因此改变了蛋白质复合体的结构,破坏了退相干。

下一步,科学家将会检测退相关的开启与关闭是否有助于藻类的生存,此外,随着研究的不断深入,该发现最终将有利于有机太阳能电池以及量子设备的技术革新。

研究详情可参阅美国国家科学院院刊上“单氨基酸残基插入改变了隐藻捕光蛋白的四级结构与激子状态”一文。

本文译自 io9,由译者 Poo 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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