葉子用量子效應增強光合作用

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誌性反應，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，英國布里斯託大學研究人員海瑟·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後，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。（張夢然）

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