Proč jsou rostliny zelené?  
Protože raději upřednostňují stabilitu před krátkozrakou hamižností. Dost možná se podařilo obnažit surové základy fotosyntézy v celé své nahé dokonalé kráse a trapné jednoduchosti.

Vedoucí výzkumného kolektivu profesor Nathaniel M. Gabor je nositelem celé řady ocenění, včetně Presidential Early Career Award ve vědě a strojírenství (PECASE), ceny udělovanou vládou USA. Od loňského roku je členem Národní akademie věd. (Kredit: UNIVERSITY OF CALIFORNIA, RIVERSIDE).
Vedoucí výzkumného kolektivu profesor Nathaniel M. Gabor je nositelem celé řady ocenění, včetně Presidential Early Career Award ve vědě a strojírenství (PECASE), ceny udělovanou vládou USA. Od loňského roku je členem Národní akademie věd. (Kredit: UNIVERSITY OF CALIFORNIA, RIVERSIDE).

Nudné dětské otázky jsou záludné. Připadají nám hloupé, protože se týkají zejména samozřejmých a zažitých věcí, o kterých už nepřemýšlíme. Důvod proč nám přijdou otravné zřejmě spočívá v tom, že kdybychom se je snažili poctivě zodpovědět, neuspějeme a přivoláme pocit méněcennosti z toho, jak málo chápeme věci kolem sebe. Typickým příkladem je dotaz: Proč jsou rostliny zelené? I tahle skutečnost bude mít příčinu, i kdyby to měla být pouhá náhoda, čemuž věří málokdo.

 

 

Zelené rostliny jsou s to pohlcovat celé viditelné světelné spektrum duhy od modré po tmavě červenou barvu. Nicméně liší se míra pohlcování jednotlivých barev. Zatímco modrá a červená je filtrována mohutně zelená jen zčásti. Nezachycený zbytek po podráždění sítnice vyvolá vizi zeleného zbarvení. Tahle vlastnost dopaluje více fyziky než specialisty na biologii. Nechápou, jak to, že se rostliny zbavují části energie obsažené v nejhojnější složce viditelného spektra slunečního záření, kterou by klidně mohly využít pro anabolické reakce metabolismu - jinými slovy k pohonu fotosyntézy. Jestliže by byl po vzoru inteligentního designu zadán úkol stvořit nový svět a na něm sestavit rostlinstvo de novo od základů, fyzik by jej vyvedl v barevném provedení fotovoltaického panelu.

 

S odmítáním zeleného světla to není až tak žhavé a na zdejším webu byl tématu věnován článek (https://www.osel.cz/8891-je-zelene-svetlo-pro-rostliny-neuzitecne.html). Pokud si na něho už nevzpomínáte, zde je rekapitulace toho podstatného. Rostliny zeleným světlem pohrdají, ale mnohdy jen jeho menší částí. Nejméně zeleného záření pohlcují měkké listy salátu (50 %). Opačnou stranu stupnice obsazují tuhé listy, které ho zadrží až 90 %. Zároveň fluorescenční studie potvrdila, že absorbovaná kvanta zeleného světla napájí fotosyntézu úplně stejně kvalitně jako kvanta pocházející od červených nebo modrých paprsků. Zjištění poněkud tupí význam v inteligentním designu vytvářet černé rostliny, přesto to neodpovídá na otázku z nadpisu - Proč se mezi modrou a červenou částí spektra nachází mezera v pohltivosti?

 

Solidní stopu poskytl mezinárodní tým vědců vedený Nathanielem M. Gaborem z University of California. Vědce uchvátilo zachytávání fotonů fotosyntetickými organismy. Kvantová účinnost sběru se blíží 100 %, což znamená, že jeden foton obrazně nakopne jeden elektron. Systém pracuje efektivně, nezávisle na proměnách světelného prostředí a pořád stejně robustně napříč fotosyntetickým životem, ačkoliv se struktura a složení sběrného aparátu liší. Proto hledali společné principy, které by přinesly hlubší pochopení a třeba i šly zužitkovat pro návrh lepších zařízení pro solární energetiku. Určitě ani oni sami nečekali, že se jim povede pouze s aplikaci jednoduché fyziky odvodit absorpční charakteristiku sběrného aparátu různých fototrofů s výmluvnou přesností, aniž by se zabývali kvantovými netrivialnostmi a přitom pravděpodobně ještě odpovědět na otázku: Proč rostliny nejeví přehnaný zájem o zelené světlo?

 

Známe-li světelné spektrum dopadající na sběrný aparát, umíme odhadnout  absorpční vlastnosti fotosystému. (Kredit: jp)
Známe-li světelné spektrum dopadající na sběrný aparát, umíme odhadnout absorpční vlastnosti fotosystému. (Kredit: jp)

 

Aby badatelé dospěli k předkládanému řešení, počali přistupovat k sběru a dopravě světelné energie na místo určení jako k síti. Nejlépe jejich počínání osvětlí připodobnění k rozvodné elektrické síti. V ideálním případě dodávka elektřiny z elektrárny do rozvodné soustavy a ven z ní do spotřebiče je vyrovnaná. To se v praxi většinou neděje. Dodávka do sítě mnohdy převyšuje spotřebu a naopak. Vznikají tím výkyvy, které v původní publikaci autoři často označují za šum. Soustava musí být na výskyt šumu připravena a kompenzovat ho, neboť nezvládnou-li regulační mechanismy utlumit fluktuace, hrozí poškození třeba transformátoru a zákazníkovi, že si nepřipraví v rychlovarné konvici vodu na oblíbenou kávu. V horším případě spotřebič citlivý na takové hrubé chování odejde na onen svět .

 

Extrakce světla z prostředí probíhá na chlup stejně. Pohlcení dopadajícího světla má na starost mohutný molekulární komplex obsahující barviva nazývaný anténa. Absorpce světla na anténě je analogií vstupu elektřiny do sítě. Mimo pohlcování světla spočívá úloha antény v přepravě ukořistěné energie přes řetězec (síť) postupně vybuzených molekul na místo spotřeby. Předání energie z antény reakčnímu fotochemickému centru odpovídá odběru elektřiny spotřebičem ze sítě.

 

Původ kolísání energetického toku molekulární sítí antény souvisí s proměnlivostí intenzity osvětlení, ale také s vnitřními molekulárními procesy v komplexu. Pokud hodnota rychlosti přívodu energie na výstupu tráví příliš času pod optimální nebo nad optimální hladinou, fotosyntéza se stává méně efektivní. Buď není reakční centrum dostatečně nasyceno nebo je přesyceno a produkuje reaktivní látky, které napadají biostruktury a nastává fotoinhibice. Proto rostliny disponují celou řadou protektivních taktik proti přílišné sluneční expozici.

 

Proč rostliny nejeví přehnaný zájem o zelené světlo? Protože raději upřednostňují stabilitu před krátkozrakou hamižností. (Kredit: jp)
Proč rostliny nejeví přehnaný zájem o zelené světlo? Protože raději upřednostňují stabilitu před krátkozrakou hamižností. (Kredit: jp)

 

Dle teorie by anténa fotosystému při pohlcování jednoho kanálu (jedné vlnové délky) měla dosahovat nejmenšího vnitřního šumu. Na druhou stranu by příspěvek vnějšího šumu zanesený na vstupu z rychlých změn slunečního ozáření vyletěl ke stropu. Ovšem existuje kompromisní řešení. Je-li anténa naladěná na dvou kanálech, zvýší se sice vnitřní šum, ale poklesne vnější. Výběr dvoukanálového uspořádání je ve studii jedinou a klíčovou věcí odkoukanou z toho, jak to funguje u fototrofů v přírodě. Ostatní už pochází z nezávislého šetření.

 

Vědci vypůjčením si obecného modelu sítě, přišli na to, že kolísání na výstupu z antény v dvoukanálovém uspořádání je nejnižší v případě splnění dvou podmínek. Oba kanály musí ležet těsně u sebe a lišit se mírou absorpce. Druhá podmínka může být splněna na částech křivky intenzity slunečního spektra s nejstrmějším ať vzrůstajícím nebo klesajícím průběhem (právě modrá a červená oblast - nikoliv vrchol v zelené oblasti). Jenom díky těmto závěrům byli výzkumníci schopni rekonstruovat polohou maximální pohltivosti fotosystému pozemních rostlin a organismů zpracovávající světlo pozměněné průchodem vodní vrstvou, jako jsou růžové a zelené sirné bakterie. Navíc to dokázali přesněji, než vám v akreditované laboratoři změří hladinu krevního cukru. Ukazuje to, že rostliny tak upřednostnily ochranu proti fluktuacím z prostředí před touhou zvýšit energetický příjem.

 

Neotřesitelná pevnost předpovědi se opírá o nalezená univerzální pravidla platící pro všechny biologické objekty bez výjimek, což nebývá obvyklé. Zní to úžasně. Nyní stačí znát světelné spektrum dopadající na sběrný aparát a z něho odhadnout absorpční vlastnosti fotosystému a to snad i u organismů obývajících cizí planety. O novém objevu se jistě bude hodně diskutovat. Budou se provádět další porovnání s přírodou a navrhovat různé experimenty. Neutrpí-li při prověřování na věrohodnosti, skončí v učebnicích.

 

Literatura

Trevor B. Arp, et al.: Quieting a noisy antenna reproduces photosynthetic light-harvesting spectra. Science 26 Jun 2020:
Vol. 368, Issue 6498, pp. 1490-1495. DOI: 10.1126/science.aba6630

Datum: 20.08.2020
Tisk článku

Pozoruhodný svět hub - Malý Jaroslav, Socha Radomír
 
 
cena původní: 499 Kč
cena: 399 Kč
Pozoruhodný svět hub
Malý Jaroslav, Socha Radomír
Související články:

Trojmocný podléhá biotransformaci na šestimocný     Autor: Václav Diopan (01.09.2017)
Budeme rostlinám blikat?     Autor: Václav Diopan (23.08.2019)
Rajče upravené pro pěstování na základnách mimo Zemi     Autor: Václav Diopan (18.01.2020)



Diskuze:

Miloš Plachý,2020-08-21 22:16:19

Ne všechny rostliny jsou jenom zelené, nyní je i o trochu jasnější proč rostliny s CAM fotosyntézou adaptované na vysoké intenzity a extrémní podmínky - sukulenty, kaktusy, tillandsie září všema barvama - ladí si anténu - tillansie je schopná úplně změnit barvu během několika dní

Odpovědět

Prosím, mohl by mi někdo vysvětlit

Ivan Polák,2020-08-21 19:36:59

proč spousta rostlin i stromů prostě nejsou zelené nýbrž červené??
A jakou to má relevanci k obsahu článku?

Odpovědět

Mně stačí vědět

Tomáš Novák,2020-08-21 19:33:49

...že rostliny jsou zelené proto, že obsahují chlorofyl, neboli "zeleň listovou"...fertig.

Odpovědět

Jak dlouho jsou

Mojmir Kosco,2020-08-21 16:16:04

rostliny zelené ? Pravěký oceán měl možná jinou barvu než zeleno - modrou a i dnes máme červené řasy - poznámka k jiným planetám . Rostlina je velmi efektivní a snaží se přijmou jenom tolik energie kolik potřebuje ( není to nenasyta ) a i když se úvádí že chlorofyl zachycenou energii zpracovává s vysokou účinností v konečném důsledku je na organiku využito snad do 2% dopadajicí energie. Zbytek je použito na chlazení snad i Země .

Odpovědět

350+660

Josef Sysel,2020-08-21 02:34:18

Chápu správně, že pohlcování modré s červenou chrání rostlinu před změnou intenzity?

Odpovědět


Re: 350+660

Roman Sobotka,2020-08-21 07:35:33

Ty dva 'kanaly' neni modra a cervena. Pokud chlorofyl absorbuje modry foton, v antene posle dal energii shodnou, jako by to byl cerveny foton. Rozdil v energii se vytrati jako teplo (internal conversion). Vyssi energie modrych fotonu se jednoduse nevyuziva. Absorpcni maxima chlorofylu 'a' a 'b' v antene jsou asi 430/670nm versus 460/650nm, prenos v antenach je vyladeny na rozdil 640 vs 670 nm. Spise nez s ochranou pred fluktuaci zareni to souvisi s robustnosti prenosu. Ale neni uplne spatne to tak pojmout.

Odpovědět


Re: Re: 350+660

Josef Sysel,2020-08-21 10:01:52

Tu barvu jsem popletl - 430.
Jednu věc moc nechápu, proč dá rostlina přednost intenzivnějšímu světlu CFL 6500K před LED 430,660.
https://drive.google.com/file/d/1qjOZyK8Y8uPOAgQ6yeR5cUhlhC70vIgR/view?usp=sharing
Rozdíl v růstu je znatelný, ta fotka klame, protože ty malé jsou přesunuty pod CFL z LED, aby dohnali ty větší.
https://drive.google.com/file/d/13Z9kfXIaYHVETiafilTzvtR912qjecdd/view?usp=sharing
Lze spočítat kolik lm LED 430/660 = lm CFL 6500K?

Odpovědět


Re: Re: Re: 350+660

Roman Sobotka,2020-08-21 14:23:08

Duvodu muze byt cela rada (hadam, ze mate nejaky 16/8 svetlo/tma cyklus), ale ja bych hadal na pomer mezi vykonem modrych versus cervenych LED a chybejici far-red (>700nm). I kdyz ty far-red by mela dodat ta zarivka, protoze vypada, ze sviti pres cely prostor. Takze je spise neco inhibujiciho v tech LEDkach, napr prilis vysoky vykon modre (staci malo, jen na aktivaci kryptochromu). Ozarenost lze odhadnout z vykonu ve Wattech, ale lepe zmerit. Regulace rostlin svetlem je velmi slozita, takze neni prekvapive, ze porostou lepe na spojitem day-like spektru.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: 350+660

Josef Sysel,2020-08-21 15:12:14

Ty LEDky mají 12W a větší podíl červené, CFL je 65W studená bílá tzn. více modré a zelené. Svítím 14/10, na sazenice potřebuji modrou na růst. Day light je někde kolem 5000K. Zvláštní je, že se groweři a prodejci začínají zaměřovat na tu bílou jak LED tak i CFL. Asi díky příkonu potřebném na na výkon lm osvětlení, ty barevné potřebují více energie. Rostou dobře, problém přichází při vysazení na přímé slunce, spálí se. Nevím jestli z toho článku nevyplývá, že při předpěstování na modré/červené nedojde k tomu spálení na slunci.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 350+660

Roman Sobotka,2020-08-21 15:57:33

Rozumim. S tim clankem to nesouvisi, ty rosliny jsou asi aklimovane na nizke svetlo, 12W muze byt tak 40 uE/s1/m2 (~ 20cm od zdroje), takze malo karotenidu, hodne anten atd. U LED take neni ani stopa po UV-A/UV-B, coz muze hrat roli pro aklimaci, stejne jako excitace karotenoidu (zluta), kdo vi. Presun na prime svetlo (>1000 uE) kazdopadne nerozchodi. CFL muze mit tako kolem 300uE a spojite spektrum, to uz je mirne fotoinhibicni a rostliny budou lepe pripraveny na stres. Na dva dny presunout z LED pod CFL a mely by snad byt rostlinky OK. Nebo pridat LED

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: 350+660

Josef Sysel,2020-08-21 17:30:08

Jak povyrostou jdou na balkon březen/duben za polykarbonát, tam také UV nehrozí, možná je to tím.
Ten článek je blbě napsaný. :(

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: 350+660

Martin Jopcik,2020-08-25 00:23:50

A čo tak vysadiť von a na 10 dní ako aklimatizáciu dať nejakú sietovinu čin sa čiastočne zatnienia. Inak tie dva kanály modré červené môžu súvisieť s rôznymi spektralnym zložením svetla. Východ západ červená uprostred dňa modra.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: 350+660

Josef Sysel,2020-08-25 14:10:15

Ven jít nemůžou, protože je ještě zima, ty barvy mají přesnou vlnovou délku, jsou to LEDky, co tam hoří tak je to barevné, žádné spektrum.

Odpovědět

Roman Sobotka,2020-08-20 20:45:24

Pochvala pro autora za snahu priblizit obtiznou tematiku teoreticke biofyziky, ale myslim, ze z tohoto textu neni snadne pochopit prinos te puvodni publikace. Otazka zni, proc evoluce nevedla k fotosyntetickym organismum, kteri budou obsahovat takove svetlosberne anteny, ktere poberou maximalni mnozstvi vlnovych delek svetla. Proc napr. rostliny nezabuduji do svych anten take molekuly fytochromobilinu (absorbuji zelene). Misto toho pouzivaji dva typy chlorofylu (a,b), ktere absorbuji pomerne podobne, vznika tak dira v absorbanci v oblasti zelene. Jine organismy pouzivaji jine sady pigmentu v antenach: sinice dva az tri typy bilinoproteinu, purpurove bakterie dva typy bakteriochlorofylu atd, ale vzdy zustava siroky pas, kdy nic moc neabsorbuje.

Pro pochopeni clanku si je nutne si uvedomit, ze jedna antena napr. u rostlin (jeden LHC protein) vaze napr. 8 molekul chlorofylu 'a' a 6 molekul chlorofylu 'b' (to jsou ty dva kanaly..). Kazda molekula pigmentu muze byt kdykoli excitovana a energie se musi prenest pres ostatni pigmenty (ktere take absorbuji..) ven z anteny. Existuje velke mnozstvi kombinaci (drah), jak se energie mezi pigmenty predava. Autori ukazuji, ze pokud se rozdil v absorbanci dvou typu pigmentu v antene roztahne, antena prestava fungovat tak ucinne (kvuli 'sumu'). Co je ten sum, by bylo trochu na delsi vysvetlovani, takze to preskocim. Vypocty s teoretickym pridanim dalsiho pigmentu autori neresi, ale je dosti zjevne, ze prenos v ramci anteny se tim silne narusi a absorbovana energie se bude vytracet. Ztrati se robustnost. Takze toto omezeni vede k tomu, ze evoluce nevytvari 'cerne' svetlosberne anteny, ale jenom se rozdil v absorbanci pigmentu prizpusobi podminkam prostredi. Nicmene vypocty neresi situaci, kdy organismus vyuziva vice typu anten s uplne odlisnou sadou pigmentu (nektere rasy), take se zatim neresi karotenoidy, ktere take absorbuji v antenach atd. Ale prace je to hodne zajimava

Odpovědět


Re:

Pavel Brož,2020-08-21 22:57:43

Dobrý den, pane Sobotko, přečetl jsem si ten článek od pana Diopana, a také kompletní diskuzi zde, bohužel stále jsem nenašel vysvětlení mechanismu, proč je ta dvoukanálová anténa lepší než jednokanálová. Při prvním zběžném čtení mě napadlo, že pokud by nezávisle na sobě fluktuovaly červená a modrá složka světla, tak by samozřejmě bylo jasné, že to dvoukanálové řešení dá statisticky stabilnější výstup. Záhy jsem si ale uvědomil, že v reálných podmínkách přirozeného osvětlení zde na Zemi je to nesmysl, fungovalo by to pokud by nad námi kroužila dvě slunce, jedno červené a druhé modré, nejlépe v nesoudělných periodách. Anebo pokud bychom měli jen to naše Slunce, ale atmosféra by měla vysoký index lomu, takže by se barva slunečního světla razantně měnila v závislosti na úhlu, pod jakým by se Slunce momentálně jevilo na obloze. Nic z toho samozřejmě nenastává, a ačkoliv intenzita dopadajícího slunečního záření během dne i v důsledku oblačnosti kolísá o dost řádů, vzájemný poměr červené a modré části spektra se mění zanedbatelně – ve výjimečných případech je to jinak, např. při červáncích, ale kvůli těm by se evoluce neobtěžovala.

Přečetl jsem tedy ten článek raději ještě jednou, a uvědomil si, že ono se v něm ani nepíše o takovémto statistickém vyrovnávání nezávislého kolísání intenzity dvou barev – to prostě byla má vlastní chybná zbrklá představa, ale zmínil jsem ji zde proto, že ji mohli udělat i další čtenáři. Takže je to o něčem jiném, o statistické efektivnosti přenosu té energie v závislosti na možných kombinacích excitací molekul v té přenosové síti. Vy to zmiňujete ve svém komentáři: „Kazda molekula pigmentu muze byt kdykoli excitovana a energie se musi prenest pres ostatni pigmenty (ktere take absorbuji..) ven z anteny. Existuje velke mnozstvi kombinaci (drah), jak se energie mezi pigmenty predava. Autori ukazuji, ze pokud se rozdil v absorbanci dvou typu pigmentu v antene roztahne, antena prestava fungovat tak ucinne (kvuli 'sumu'). Co je ten sum, by bylo trochu na delsi vysvetlovani, takze to preskocim“.

Mohl bych Vás přece jen požádat, jestli byste nechtěl přece jen trochu rozvést co je ten šum? Podle mě právě v něm leží to jádro toho mechanismu, proč je to dvoukanálové řešení efektivnější. Děkuji, určitě nejen za sebe!

Pavel Brož

Odpovědět


Re: Re:

Roman Sobotka,2020-08-22 10:10:23

Uvazujete spravnym smerem, jde o efektivtu pohlcovani a prenosu energie v antenach. Jednokanalova antena (jeden typ pigmentu) bude vice robustni, ale rostlina prijde o moznost pohlcovat urcity pas svetla. Autori se snazi rici, ze dva typy pigmentu s urcitym (optimalnim) prekryvem absorbance je univerzalni reseni, ktere priroda vyuziva. Jak jsme psal, nejde o cervenou a modrou, ale v pripade rostlin spise o 650nm vs 675nm, pokud pouzijete zaroven dva takto nastavene lasery, dostanete antenu do stavu, kdy se energie prenasi z chlorofylu b na chlorofyly a, ktere jsou ale take excitovane.

Vlastni prenos energie (excitonu) mezi pigmenty probiha nekolika ruznymi mechanismy (Forster resonance transfer, Dexter energy transfer, exciton coupling), zalezi na vdalenosti a uhlu mezi chlorofyly (dipolovem momentu). Exciton muze byt delokalizovany pres dva pigmenty a mozna se uplatnuji i kvantove jevy, kdy se jeden exciton siri nekolika cestami najednou. Aby to fungovalo, musi byt mezi pigmenty prekryv energii, dva pigmenty s velmi odlisnou 'fluorescenci' budou mezi sebou energii prenaset velmi spatne. Je zajimave, ze priroda nepouziva anteny s pigmenty, ktere spolu neintaraguji - dva separovane kanaly.

Ad sum, musite si predstavit, ze protein (antena) je usazena v biologicke membrane a cele se do dost divoce trepe (prohyba atd). Takze presne nastavene vzdalenosti a uhlu mezi pigmenty se meni. Pokud zustane nejaky pigment excitovany, ale nema kam energii odevzdat, tak vyzari foton jako fluorescenci. To je jeste dobre, pouze ztrata ucinnosti. A nebo se chlorofyl preklopi do tripletniho stavu (urcita konfigurace elektronu v molekularnich orbitalech), ktery je hodne stabilni a ma tendenci interagovat s kyslikem za vzniku singletniho radikalu kysliku. A to je problem, protoze dochazi k poskozeni (oxidaci) protenu, lipidu atd v bunce. Snad takto a omlouvam se, jestli se mi to nedari vysvetlit.

Tady je obrazek anteny rostlin:

https://biofizyka.umcs.pl/light-induced-formation-of-dimeric-lhcii.html

Odpovědět


Re: Re: Re:

Pavel Brož,2020-08-22 13:11:15

Děkuji za odpověď i za odkaz na obrázek. Díky fyzikálnímu vzdělání se mi podařilo porozumět několika drobným střípkům z celé té obrovské mozaiky (delokalizace excitonů přes dva pigmenty, překryvy v energetických pásmech, rekonfigurace chlorofylu do nežádoucího tripletního stavu), nicméně celek pro mě nadále zůstává nepochopitelný. Můj americký kolega by pro to použil termín "magic", můj ruský kolega "šamanstvo", ještě mám polského a indického kolegu, zeptám se jak by to nazvali oni :-)

Každopádně ale díky Vašemu příspěvku se Vám podařilo maličko zvednout můj pocit (ve skutečnosti šalebný), že tomu o něco více rozumím. Pouze mi stále není jasné, proč by přesně to co popisujete nefungovalo stejně dobře i kdyby se tam používal kanál jeden jediný místo dvou. Pořád mi uniká, proč by pro evoluci nebylo jednodušší použít jeden kanál místo dvou, když za udržování této svým způsobem redundance se musí platit udržováním odpovídajícího genetického kódu, který musí kódovat všechny bílkoviny potřebné pro tvorbu dvou kanálů místo jednoho, a zrovna v tomto ohledu je příroda velmi šetřivá, a čehokoliv, co nepřináší odůvodněný profit, se mutacemi ráda zbavuje.

Umím si představit to, že jediný kanál s absorpčním pásmem v tom maximu, tj. pro zelené světlo, by v maximu intenzity vedl k poškozování rostliny těmi radikály kyslíku (toto poškozování se také běžně za velmi slunečných dnů děje, rostlina to musí kompenzovat). Umím si ale představit, že existuje spousta alternativních mechanismů s jednokanálovou anténou, kterými se dá riziko toho poškozování redukovat. Dejme tomu, že jedna cesta, jak tomu oxidačnímu stresu bránit, je použití těch dvou kanálů místo jednoho, zcela určitě to není jediná cesta, ale existuje a funguje. Takže onen můj šalebný pocit, že jsem tomu článku maličko porozuměl, nyní stojí na tom, že to dvoukanálové uspořádání vede k menšímu riziku oxidačního poškození, nicméně jde opravdu jen o pocit šalebný, protože se mi bohužel nepodařilo pochopit přesně proč je výhodné mít kanály dva než kanál jeden absorbující mimo maximum, což by vedlo k témuž snížení oxidačního stresu.

Každopádně ale velice děkuji za odpověď, mám o čem přemýšlet.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Roman Sobotka,2020-08-22 13:36:31

V tech dvou ruznych pigmentech (kanalech) na jednu antenu nehledejte nic sloziteho. Jde pouze o to, ziskat energii navic, pohltit vice vlnovych delek. Podivejte se na spektra chl-a a chl-b

https://cs.wikipedia.org/wiki/Chlorofyl

Kombinaci Chl-a+b rostlina pobere vlnove delky od 400-500nm a od 600nm-700nm, bez Chl-b to bude vyrazne horsi (Chl-a je esencialni i z jinych duvodu). Pokud rostlina roste nekde zastinena, klici brzy na jare, zelene rasy nekde u dna rybnika..tak je ta energie navic otazka preziti. Antena s jednm typem pigmentu bude robustnejsi, ale rostlina pak neprezije zastineni. Tak nam evoluce generuje kompromis (dva pigmenty, ale tak akorat s posunutou absorbanci), a podle vypoctu v tom clanku v Science to tak je i u uplne jinych typu anten (pigmentu). Dva pigmenty vedou k o neco vyssimu riziku poskozeni, ale umrit hlady je jeste horsi riziko.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Roman Sobotka,2020-08-22 15:40:31

Jeste dodam, ze v tom clanku opravdu tvrdi, ze statisticky, antena s dvema typy pigmentu jako je Chl-a+b, opravdu lepe 'pufruje' fluktuace v intenzite dopadajiciho zareni. Malokdy je intenzita ozareni idealni, bud je prilis silne, nebo slabe, takze takove usporadani je vyhodne, nejem z hlediska rozsirene absorbance. Nicmene, to je ciste teoreticka kalkulace, porovnani neni s antenou s jednim pigmentem, ale s hypotetickou antenou s pigmenty absorbancne vice u sebe, nebo dale od sebe. Vypocet je extremne zjednoduseny na dva vstupy a jeden vystup, neresi se absorbance karotenoidu, ktere jsou v antenach. Takze tohle je zatim pouze matematika. Jestli je za tim i biologie se snad ukaze v budoucnu.

Odpovědět

Jsem v biologii naprostý laik,

Pavel Nedbal,2020-08-20 19:31:42

naposledy jsem se s ní setkal na devítiletce, na průmyslovce nebyla, jen něco jsem odposlechl od dětí na gymplu.
Článek vůbec nejde do hloubky, asi je určen pro naprosté laiky. Rád bych byl poučen osobou znalou.
Moje naprosto laická představa: fakt vynechávání zelené části spektra si vysvětluji tím, že v rostlinách jsou látky, které se excitují buď méně energetickým fotonem (červená), nebo vysokoenergetickým (modrá). To nemá nic společného s intenzitou. Pokud má foton energii stejnou, nebo jen nepatrně větší, než potřebuje daná látka k excitaci, je použitelný a excituje = rostlina využije. Pokud by měl energii výrazně vyšší, byla by využita jen část jeho energie a zbytek by vytvářel nežádoucí teplo. Proto je rostlinou nepohlcen, vyloučen. Naopak pokud má energii nižší, excitace neproběhne, je to v podstatě kvantované, podobně jako ve spektrech.
Je to alespoň přibližně takto?

Odpovědět


Re: Jsem v biologii naprostý laik,

Tomáš Hluska,2020-08-21 11:33:26

Jenže nemá světlo všech vlnových délek dopadající na Zemský povrch stejnou intenzitu
https://farm3.static.flickr.com/2032/2513990202_23ba1deb1a_b.jpg

Tedy, zelené světlo je nejintenzivnější, kdežto v červené a modré části už ta intenzita klesá. A na to IMHO naráží ta druhá podmínka
"Oba kanály musí ležet těsně u sebe a lišit se mírou absorpce. Druhá podmínka může být splněna na částech křivky intenzity slunečního spektra s nejstrmějším ať vzrůstajícím nebo klesajícím průběhem (právě modrá a červená oblast - nikoliv vrchol v zelené oblasti)."

Odpovědět


Re: Jsem v biologii naprostý laik,

Tomáš Hluska,2020-08-21 11:34:17

JInými slovy, kvalitativně máte pravdu (modré ano, zelené ne, červené ano), ale ještě záleží na té kvantitě, tj. intenzitě.

Odpovědět

Precital som, neporozumel som ;)

Radoslav Porizek,2020-08-20 19:11:10

"Je-li anténa naladěná na dvou kanálech, zvýší se sice vnitřní šum, ale poklesne vnější."

Mozno som to cital prilis narychlo, ale nepodarilo sa mi pochopit princip dvojkanalovej stabilizacie. Jedna sa o fyzikalny princip, alebo ma biologicku podstatu? Aky je rozdiel medzi vnitrnim a vnejsim sumem?

Rastlina predsa musi zvladat ohromne rozpatie svetelenej intezity, nepripada mi, ze by toto mohla zasadne riesit stabilizacia svoma kanalmi.

Nedal by sa princip stabilizacie nejak podrobnejsie a zrozumitelnejsie vysvetlit?

Odpovědět


Re: Precital som, neporozumel som ;)

Tomáš Hluska,2020-08-21 11:37:11

Já to chápu tak, že intenzita v těch dvou kanálech je na sobě nezávislá. Takže pokud poklesne intenzita v jednom kanálu, nemusí tolik poklesnout v druhém kanálu. A tedy ve výsledku rostlina přijímá součet z těchto dvou kanálů, který fluktuuje méně, než jednotlivé kanály.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace