光合作用是几乎整个地球生命的主要能源。一项发表在《自然》杂志上的新研究提供了关于进化如何优化光合作用中的光驱动电子运动以实现近乎完美的整体效率的新见解。

地球上几乎所有生命都将光合作用的能量转换反应作为其主要能源。这些光驱动的反应发生在植物，藻类和光合细菌中。

蛋白质的X射线结构可为科学家提供许多有关他们如何在活细胞中执行生物学任务的信息。

X射线胶片显示蛋白质内的结构变化

在这项工作中，科学家使用了一种称为时间分辨X射线晶体学的方法来制作蛋白质内部结构变化的影片，该蛋白质负责光合作用的光化学反应。为了达到这个目的，哥德堡大学的科学家使用了加利福尼亚州的世界领先的X射线源(一种X射线自由电子激光)来检查光合蛋白中的光合蛋白内的结构重排是否发生在光穿过头发的时间上你的头。值得注意的是，这些测量表明蛋白质在该时间尺度上改变了结构。

观察到蛋白质的细微运动

哥德堡大学的科学家观察到，这些运动非常微妙，既有电子供体(吸收光并释放电子的化学基团)，也有电子受体(位于2 nm处并接收该电子的化学基团)。 )在300 ps(1 ps = 10 -12秒)内移动不到0.03 nm(1 nm = 10 -9 m或一毫米的百万分之一)称为皮秒，是百万分之一秒的百万分之一。

蛋白质整体上也非常轻微地改变了结构，以防止电子返回到其开始的位置，否则将使反应无用。这些结果对于进化如何在数十亿年间优化能量转换蛋白，使其在不损失能量的情况下进行氧化还原反应至关重要。

哥德堡大学教授Richard Neutze说：“对细菌中光合蛋白的时间分辨晶体学研究揭示了皮秒级时空发生的蛋白结构变化如何稳定了光诱导的电子运动。