От огромни дървета в Амазонската джунгла, през саксийните растения по домовете, до водораслите във водните басейни. Защо зелено, а не черно или лилаво или дори розово? Простият отговор е, защото, въпреки че абсорбират почти всички фотони от червените и сини региони на светлинния спектър, растенията поглъщат „само“ около 90% от зелената гама. Ако този процент беше по-голям, то тогава щяха да ни изглеждат черни. Растенията са зелени, защото малкото количество светлина, която отразяват, е такъв цвят.

Наскоро в страниците на списание Science се появи по-пълен отговор. Учени са създали модел, по който да обяснят защо при фотосинтезата не се усвоява повече зелена светлина. Това, което не са очаквали, е, че моделът ще обясни цвета на други фотосинтетични форми на живот. Според него има еволюционна зависимост, която би могла да важи за цялата Вселена. Това е и доказателство, че понякога еволюцията загърбва правенето на биологичните системи възможно най-ефикасни за сметка на това да са по-стабилни. Ето и модела, който създават Натаниел Габор, физик от Калифорнийския университет, и екипът му.

Нека започнем от базовите факти. Първата стъпка на фотосинтезата е събиране на светлина в специално пригодено за това отделение – мрежа от протеини, които образуват своеобразна антена. Пигментите (хлорофилите в зелените растения) абсорбират светлината и я придвижват до реакционен център. Там се произвежда химическа енергия, която захранва клетките. Това е първият квантов механичен етап на фотосинтезата и ефективността му е почти безпрецедентна. Почти всичката абсорбирана светлина се преобразува в електрони, които системата може да използва.

Този антенов механизъм в клетките се движи непрестанно, като по този начин разнася шум и ги прави по-малко ефикасни. Колебанията в интензитета на светлината, например внезапно появила се сянка, също вкарват шум. За да функционира правилно клетката, от ключово значение е да има баланс между приема на електрическа енергия и изходящата химическа такава. Ако твърде малко електрони достигнат реакционния център, това ще доведе до енергийна недостатъчност. Ако пък количеството е прекомерно, ще се образуват свободни радикали, което ще причини ефект на презареждане.

За безопасен и непрестанен поток от изходяща енергия пигментите на фотосистемата трябва да бъдат много фино настроени по определен начин. Пигментите е препоръчително да абсорбират светлина в равномерни количества, за да се намали вътрешният шум. В същото време тя трябва да се приема с различна скорост, за да се балансира с външния шум, предизвикан от промяната в интензитета на светлината. Излиза, че най-удачната за консумиране от пигментите светлина е тази в двете най-крайни синя и червена части на спектъра. Точно както показва моделът на Габор.

Има растения, които не са зелени, меденият бук например. При тях има пигменти, като например каротеноиди. Те не фотосинтезират. Всъщност са нещо като слънцезащитен крем. Предпазват растенията от бавни промени в излагането им на светлина.

Вижте още: Учени заснеха „космическа пеперуда“ в Космоса (СНИМКА)