植物和紫細菌中的類胡蘿卜素不僅能輔助光吸收，還能夠抵御光破壞。現(xiàn)在，多倫多大學和格拉斯哥大學的研究人員又揭示了，植物光合作用時，類胡蘿卜素將能量傳遞給葉綠素的具體過程，文章發(fā)表在本期Science雜志上。

光合作用是指，植物、藻類和某些細菌通過光合色素，利用光能將二氧化碳（或硫化氫）和水轉化為有機物，并釋放出氧氣（或氫氣）的生化過程。光合色素包括葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素等。光合作用由一系列復雜的代謝反應組成，是地球生物賴以生存的基礎。

胡蘿卜的橙色和番茄的紅色都是由類胡蘿卜素賦予的。植物中的類胡蘿卜素，往往伴隨著負責吸收紅光太陽能的葉綠素。類胡蘿卜素的主要功能是在陽光最強烈時進行光防護，同時類胡蘿卜素也能夠輔助光吸收。

數(shù)十年前人們就曾預言，在光合作用中，應該存在一種不參與光吸收的暗態(tài)（Dark State）類胡蘿卜素。而多倫多大學化學系教授Greg Scholes領導的這項研究，首次證實了這種狀態(tài)的存在，并指出這種完全不參與光吸收的狀態(tài)是一個重要媒介，能夠將類胡蘿卜素所吸收的能量有效傳遞給葉綠素。

“不參與光吸收的分子狀態(tài)卻被用于傳遞光能，這的確出人意料，”Scholes說?！白匀唤缬行Ю昧祟惡}卜素分子的多種量子力學狀態(tài)，并讓它們各司其職。”

研究人員通過一種特殊技術（broadband two-dimensional electronic spectroscopy）分析了紫細菌光吸收蛋白的電子結構及電子動態(tài)，并由此解析了類胡蘿卜素吸收光，并將能量傳遞給細菌葉綠素的具體過程。研究顯示，人們所預言的暗態(tài)類胡蘿卜素的確存在，而且這種狀態(tài)能夠介導從類胡蘿卜素到細菌葉綠素的能量流。

“這種暗狀態(tài)的理論自誕生以來就爭議不斷，而現(xiàn)在我們找到了確鑿的證據(jù)，”Scholes說。這項研究的結果為上述理論提供了有力支持，是迄今為止最明確的證據(jù)。

“近六十年來，自然界光吸收系統(tǒng)的能量轉移過程一直是研究的熱點，不過這一過程的具體機制一直存在著爭議。而我們的研究為人們展示了，光吸收和能量轉移過程中的細節(jié)，”文章的共同作者，格拉斯哥大學的Richard Cogdell教授說。

“這項研究，讓我們對生命的基礎分子有了更深入的認識，”Scholes說?！跋胂肟?，類胡蘿卜素的功能涉及了光吸收、光保護和能量傳遞，甚至還被一些紫細菌用來作為熱量傳感器。一個分子的不同量子力學狀態(tài)可以執(zhí)行如此之多的功能，這令人驚嘆?！?/SPAN>