Pflanzen haben einen Schutzmechanismus, der sie vor Schäden durch zu intensive Bestrahlung mit Licht bewahrt: Sie produzieren einen Farbstoff, der die überschüssige Lichtenergie aufnimmt und sie in Wärme umwandelt. Das hat ein amerikanisches Forscherteam mithilfe extrem schneller Messmethoden herausgefunden. Ohne einen solchen Schutzmechanismus würde Licht, das nicht sofort für die Photosynthese verwendet werden kann, zur Bildung von aggressiven Substanzen führen, die die Pflanzenzellen zerstören. Nancy Holt und ihre Kollegen von der Universität von Kalifornien in Berkeley stellen ihre Untersuchung in der Fachzeitschrift Science vor (Bd. 307, S. 433).
Wenn Licht auf eine Pflanzenzelle fällt, aktiviert es den grünen Blattfarbstoff Chlorophyll, den Schlüsselstoff der Photosynthese. Dieses aktive Chlorophyll setzt energiereiche Elektronen frei, die über eine ganze Reihe von Reaktionen schließlich zum Aufbau von Zuckermolekülen verwendet werden. Ist die Pflanze jedoch zu viel Licht ausgesetzt, bleibt das Chlorophyll im angeregten Zustand. In dieser Form ist es auf Dauer giftig für die Pflanze.
Genau dann produzieren die Zellen den mit dem Karotin verwandten Farbstoff Zeaxanthin, konnten die Wissenschaftler an Spinatpflanzen und der Ackerschmalwand zeigen. Das Zeaxanthin reagiert mit dem angeregten Chlorophyll und macht es auf diese Weise unschädlich. Dabei geht die überschüssige Energie vom Chlorophyll auf das Zeaxanthin über, von dem aus sie dann als harmlose Wärme abgeleitet wird.
Mit ihrer Entdeckung sei die vollständige Aufklärung der Photosynthese wieder etwas näher gerückt, schreiben die Forscher. In diesem Prozess, bei dem grüne Pflanzen aus Licht, Wasser und Kohlendioxid Kohlenhydrate und Sauerstoff produzieren, wird Energie mit einer extrem hohen Effizienz umgewandelt. Die neuen Ergebnisse könnten helfen, ähnlich effiziente künstliche Photosynthese-Systeme zu entwickeln.
ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
