叶子用量子效应增强光合作用

美国《大众科学》26日在线发表的文章显示，一种喜阴植物通过自己蓝晕色叶子，利用量子力学原理使光合作用高效进行，从而适应了极度弱光的环境条件。

一直以来，光合作用被认为是地球拥有生命的标志性反应，植物在进行光合作用时可获取大量太阳光照，叶绿体将收集的阳光转化为化学能。研究人员发现，在马来西亚茂密的热带雨林中生存的名为孔雀秋海棠的植物，因表层有不同寻常的叶绿体——虹光质体而拥有斑斓的蓝色叶子。
此次，英国布里斯托大学研究人员海瑟•惠特尼及其同事，使用光镜和电镜研究孔雀秋海棠的虹光质体，发现它们的内部结构非常规则，与传统叶绿体不同。虹光质体包含规则分布的3至4个类囊体形成的基粒，这些基粒像一个光学晶体，强烈反射430纳米至560纳米波长的光，导致叶子呈现蓝晕色。

研究人员表示，虹光质体将这些特定波段集中到植物的光合器官上，当一个光子在细胞中激发分子作用后，就会利用量子叠加原理，通过最有效的渠道参与光合作用，使植物的光合作用效率提高5%至10%。

论文作者总结到，虽然一般认为叶绿体仅是将光转化为化学能的结构，但也应将它们视为控制光传播和光捕获的结构。下一步将努力发现是否还有更多的植物能使用量子学方面的“知识”来增强其光合作用。