Fotosyntesen hos växterna tar sin början när växten samlar upp energi i form av ljus från solen. Med hjälp av ett protein som kallas för fotosystem II, används energin för att sönderdela vattenmolekyler.

Exakt hur den här processen fungerar har varit svår att se. Men nu har forskare från bland annat Uppsala universitet lyckats studera hur den här processen ser ut på molekylärnivå. Man placerade kristaller av fotosystem II-proteiner på ett slags löpande band. Därefter belyste man dessa med gröna laserstrålar för att sätta igång fotosyntesen.

Eftersom själva vattensönderdelningsprocessen går fort, var forskarna tvugna att använda supersnabba ljuspulser av röntgenstrålning för att kunna fånga bilder på kristallerna innan de går ur sitt ”vattensönderdelarstadie”. Pulserna varade inte längre än 40 femtosekunder, vilket är detsamma som 0,000 000 000 000 04 sekunder.

– Vi har försökt ta fram liknande bilder redan för fem år sedan, men det är först nu vi har verktyg som klarar av att ta dessa bilder i tillräckligt stor upplösning, säger Johannes Messinger, professor i kemi vid Uppsala universitet, och en av forskarna bakom studien.

Viktigt steg för artificiell fotosyntes

Det här är första gången man verkligen har lyckas observera den här processen under naturliga förhållanden, och det kan bli viktig kunskap för att effektivt kunna skapa artificiell fotosyntes.

Just nu pågår mycket forskning för att försöka återskapa de olika stegen i fotosyntesen på artificiell väg. På så sätt skulle man kunna använda vätet som man får fram i processen som energi.

– Växters fotosyntes är inte särskilt effektivt. Om vi kan ta reda på exakt hur fotosyntesen går till i det här vattensönderdelarstadiet skulle vi kunna skapa artificiella system där vi omvandlar vatten till syre och väte, och där väte blir till ett användbart bränsle, säger Johannes Messinger.

Referens: Iris D. Young et al. Structure of photosystem II and substrate binding at room temperature. Nature, 2016. DOI: 10.1038/nature20161