Fotosyntesen dokumenteret i hidtil usete nærbilleder
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Fotosyntesen dokumenteret i hidtil usete nærbilleder

Fotosyntesen bliver ofte kaldt den vigtigste biologiske proces på Jorden. Det er den, der omdanner sollyset til biologisk brugbar energi og dermed udgør grundlaget for næsten alt liv på planeten.

Alligevel er der mange ting, man ikke ved om fotosyntesen.

Nu er det imidlertid lykkedes for en gruppe forskere fra Arizona State University og National Sandia Laboratories at tage de første billeder af fotosyntesen, mens den foregår i levende cyanobakterier. Ingeniøren har talt med professor i molekylær biologi Wim Vermaas, som ledede gruppen.

»Cyanobakterierne er ansvarlige for omkring en tredjedel af CO2-fikseringen på kloden, men vi har indtil for nylig så godt som intet vidst om dem,« forklarer han.

»De er for små til normal analyse, men det er lykkedes os at gennembryde den grænse.«

De cyanobakterier, som Wim Vermaas taler om, kaldes også blågrønalger. De er blevet fundet i op til tre milliarder år gamle aflejringer, og deres fotosyntese har omdannet kloden til et sted, hvor vi kan leve

Wim Vermaas håber, at hans forskning kan give et gennembrud i forståelsen af blågrønalger og prokaryoter i det hele taget - prokaryoter er hele gruppen af primitive encellede organismer uden cellekerner.

Blågrønalgerne er ekstremt små. De er kun omkring fire gange bølgelængden af synligt lys, så de er umulige at se nærmere på med de fleste mikroskopiteknikker.

Foto med høj opløsning

Teknologien, som Wim Vermaas bruger, hedder hyperspectral confocal fluorescence imaging, og den giver en langt højere opløsning.

Teknikken udnytter, at der i fotosyntesen indgår tre grupper af pigmenter nemlig klorofyler, phycobiliner og carotenoider. Carotenoider kender vi som det orange farvestof i gulerødder. Disse pigmenter har den særlige egenskab, at de bliver fluorescerende på én bestemt bølgelængde, hvis de aktiveres af en kraftig laserstråle.

Derfor kan Wim Vermaas og hans kolleger tage billeder af pigmenterne, det såkaldte fluorescence imaging. Metoden har været kendt i mange år, men det særlige ved deres metode er det hyperspektrale: De kan optage det fluorescerende lys fra mange forskellige bølgelængder samtidig - faktisk kan de optage lyset fra alle pigmenterne i fotosyntesen på én gang.

Samtidig kan undersøgelsen udføres på levende bakterier uden at skade dem. På den måde kan de få et dynamisk billede af alle fotosyntesens elementer, mens den foregår.

Wim Vermaas forsøg er i princippet kun det første, der beviser, at teknologien kan bruges. Men det har allerede givet ét yderst interessant resultat. Man har længe vidst, at der er to forskellige fotosyntetiske processer i cellen.

Billederne fra Wim Vermaas' forsøg viser, at de to processer findes to forskellige steder i cellen - den ene i kanten af cellen og den anden i centrum. En oplysning, som, håber Wim Vermaas, kan bidrage til en større forståelse af cellens struktur. Det skulle for eksempel gerne gøre det lettere at enklere at gennemføre interessante genetiske ændringer.

Flere processer kan iagttages samtidig

Lektor Poul Erik Jensen, der arbejder med lignende problemstillinger på Plantebiokemisk Laboratorium ved Københavns Universitet, er imponeret af Wim Vermaas' forsøg:

»Det er et elegant stykke arbejde på forkanten af, hvad der er teknisk muligt. Det er en del af et utroligt vigtigt arbejde med at forstå cellens funktioner uforstyrret af den teknologi, man undersøger den med,« siger han.

I første omgang kan man kun bruge det til at forstå fotosyntesen, forklarer Wim Vermaas, men det er ikke så svært at bruge det til at undersøge mange andre processer i cellen. Det er nemlig muligt at lave en smule om på cellens molekyler ved at koble en bid pigment til de proteiner, som deltager i processerne.

Det er en allerede kendt teknik, som man tidligere har brugt til at følge et enkelt protein i en proces. Det spændende er, at med det hyperspektrale billede, som Vermaas bruger, er det muligt at koble forskellige pigmenter til forskellige dele af processen. Dem kan man så iagttage samtidig og på den måde se flere eller alle dele af en dynamisk proces i én celle.

Diesel af CO2, vand og lys

Vermaas håber også, at hans forsøg får betydning for fremtidens energiforskning. Både Wim Vermaas og Poul Erik Jensen arbejder med, hvordan man kan omkode cyanobakteriernes fotosyntese, så de kan fremstille biobrændstoffer.

Wim Vermaas har allerede en forsøgsopstilling, der producerer diesel af CO2, vand og sollys:

»Diesel er det letteste at lave,« forklarer Ver­maas.

Hvis forsøget fungerer tilfredsstillende, er næste fase en opgradering til et større anlæg ved et kraftværk, som skal levere CO2 til processen.

En stor del af de biologiske problemer ved den proces er allerede løst. Nu drejer det sig mere om de praktiske problemer med at dyrke bakterierne og høste ikke diesel, men lipider, der kan crackes til diesel fuldstændig som råolie.

Det spændende ved denne proces er, at bakterierne ser ud til at være op til 30 gange mere effektive end de planter, man normalt bruger til biobrændstof. Wim Vermaas regner med, at en kvadratmeter algesuppe kan producere omkring fyrre gram lipider om dagen.

Det svarer til, at et areal som en dansk parcelhushave ville kunne levere omkring femten tons lipider om året eller - løseligt anslået - nok til at dække fire personers totale energiforbrug.

Det mest spændende er imidlertid at omkode cyanobakterierne til at lave brint i stedet for lipider. Der er mange problemer i det og væsentlige problemer i at håndtere den resulterende brint.

»Jeg vil nødig forudsige, hvornår det kan ske, for der er nogle ukendte problemer i processen. Men jeg tror på, at det kan lade sig gøre. Mit gæt er, at der kan være en proces oppe at køre inden for måske 20 år,« siger Wim Vermaas.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først