Hindistan Bilim Enstitüsü (IISc) ve Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden (Caltech) araştırmacılar, fotosentez sürecinin ilk adımlarını aydınlatan önemli bir keşfe imza attılar. Çalışma, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandı.
Fotosentez, bitkilerin, alglerin ve bazı bakterilerin güneş ışığını enerjiye dönüştürdüğü temel bir süreçtir. Bu süreçte, klorofil ve diğer pigmentlerin bulunduğu Fotosistem II (PSII) kompleksi, ışık enerjisini yakalar ve suyu oksijene dönüştürür. PSII'nin D1 ve D2 olmak üzere iki simetrik kolu bulunur; ancak daha önce yapılan araştırmalar, elektronların yalnızca D1 kolunda hareket ettiğini göstermiştir.
Bu yeni çalışmada, araştırmacılar moleküler dinamik simülasyonları ve kuantum mekanik hesaplamaları kullanarak, D2 kolundaki elektron hareketinin neden daha az etkin olduğunu incelediler. Sonuçlar, D2 kolundaki elektron transferinin daha yüksek bir enerji bariyeri nedeniyle daha az verimli olduğunu ortaya koydu. Bu bulgular, yapay fotosentez sistemlerinin tasarımında önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir.
Çalışmanın başyazarı Aditya Kumar Mandal, "D1 ve D2 protein kolları arasındaki yapısal simetriye rağmen, yalnızca D1 kolunun fonksiyonel olarak aktif olduğunu gösterdik," dedi. Çalışmanın diğer yazarlarından Shubham Basera ise, "Her iki kol boyunca elektron transfer verimliliğini adım adım değerlendirdik," şeklinde konuştu.
Bu araştırma, doğal fotosentez sürecinin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlamayı ve güneş enerjisini kimyasal yakıtlara dönüştüren verimli yapay fotosentetik sistemlerin tasarımına ilham vermeyi hedeflemektedir.