美國《大眾科學》26日在線發表的文章顯示,一種喜陰植物通過自己藍暈色葉子,利用量子力學原理使光合作用高效進行,從而適應了極度弱光的環境條件。

一直以來,光合作用被認為是地球擁有生命的標志性反應,植物在進行光合作用時可獲取大量太陽光照,葉綠體將收集的陽光轉化為化學能。研究人員發現,在馬來西亞茂密的熱帶雨林中生存的名為孔雀秋海棠的植物,因表層有不同尋常的葉綠體——虹光質體而擁有斑斕的藍色葉子。

此次,英國布里斯托大學研究人員海瑟·惠特尼及其同事,使用光鏡和電鏡研究孔雀秋海棠的虹光質體,發現它們的內部結構非常規則,與傳統葉綠體不同。虹光質體包含規則分布的3至4個類囊體形成的基粒,這些基粒像一個光學晶體,強烈反射430納米至560納米波長的光,導致葉子呈現藍暈色。

研究人員表示,虹光質體將這些特定波段集中到植物的光合器官上,當一個光子在細胞中激發分子作用后,就會利用量子疊加原理,通過最有效的渠道參與光合作用,使植物的光合作用效率提高5%至10%。

論文作者總結到,雖然一般認為葉綠體僅是將光轉化為化學能的結構,但也應將它們視為控制光傳播和光捕獲的結構。下一步將努力發現是否還有更多的植物能使用量子學方面的“知識”來增強其光合作用。

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葉子用量子力學原理增強光合作用

圖文簡介

一種植物利用量子力學原理高效進行光合作用。