Раскрыт секрет вечнозеленой хвои

К такому выводу пришли ученые из шведского Университета Умео вместе с коллегами из Амстердамского свободного университета и канадского Университета Западного Онтарио, пишет РИА Новости.

Зимой световая энергия поглощается молекулами зеленого хлорофилла, но не используется в последующих реакциях фотосинтетического механизма, поскольку низкие температуры останавливают большинство биохимических реакций.

При ярком солнце и низких температурах избыток световой энергии может повредить белки фотосинтетического механизма. Поэтому большинство деревьев сбрасывают листья на зиму. Но у сосны или ели фотосинтетический аппарат устроен особым образом, благодаря чему их хвоя остается зеленой в течение всего года.

— Мы наблюдали за несколькими соснами, растущими в Умео на севере Швеции в течение трех сезонов, — приводятся слова первого автора статьи аспиранта Пушана Бага, который круглый год собирал образцы хвои и проводил анализы. — Важно, что мы могли работать с иглами «прямо с улицы», чтобы они не успели адаптироваться к более высоким температурам в лаборатории, прежде чем мы проанализируем их, например, с помощью электронной микроскопии, которую мы использовали для визуализации структуры тилакоидной мембраны.

Авторы установили, что зимой структура тилакоидной мембраны хлоропластов, в которой происходят светозависимые реакции фотосинтеза, реорганизуется, что приводит к возникновению физического контакта между двумя фотосистемами — функциональными единицами, в которых энергия света поглощается и преобразуется в химическую энергию.

Оказалось, что в теплых условиях фотосистемы I и II находятся отдельно друг от друга, чтобы обеспечить эффективный фотосинтез, а зимой фотосистема II отдает энергию непосредственно фотосистеме I. Таким образом хвоя сосны справляется с избыточной световой энергией и защищает свой чувствительный фотосинтетический аппарат от повреждений в течение экстремальной северной зимы.

— Эта замечательная адаптация не только радует нас во время Рождества, но на самом деле чрезвычайно важна для развития человечества, — продолжает профессор Стефан Янссон из Университета Умео, руководивший исследованием. — Если бы хвойные деревья не смогли выжить в суровом зимнем климате, обширные территории в северном полушарии, возможно, не были бы колонизированы человеком, поскольку хвойные деревья давали дрова, жилье и другие предметы первой необходимости. И сегодня они составляют основу экономики большинства приполярных стран.

Авторы отмечают, что исследование проводилось на соснах, но они полагают, что аналогичный механизм свойственен и другим видам хвойных деревьев.