Fotosynthese-eiwitten beschermen zichzelf tegen agressieve zuurstofradicalen met ijzer(II)-ionen die via kwantumeffecten een lokaal magneetveldje genereren. Zo lijkt het althans, schrijven VU-biofysicus Rienk van Grondelle en drie Zuid-Afrikaanse collega’s in Scientific Reports.

Die Fe²⁺-ionen zitten in het reactieve centrum van fotosysteem 2, het eiwitcomplex in planten dat lichtenergie gebruikt om elektronen vrij te maken die nodig zijn voor de rest van het fotosyntheseproces. In primitievere bacteriële fotosynthesesystemen zit dat ijzer trouwens ook, maar tot nu toe snapte niemand waar het goed voor was.

Van Grondelle en collega’s rekenen nu voor dat dat ijzer via kwantum-spineffecten een magnetisch veld genereert dat sterk genoeg is om de kans op vorming van zogeheten singletzuurstof significant te verkleinen.

Die singletzuurstof is een aangeslagen toestand van O₂. Binnen fotosysteem 2 ontstaat ze alleen wanneer er iets mis gaat, bijvoorbeeld doordat meer elektronen worden geproduceerd dan het systeem kwijt kan. Dat moet niet te vaak gebeuren want singletzuurstof is ruimschoots reactief genoeg om de eiwitten van het fotosysteem te beschadigen. Geschat wordt dat dat bij één op de 10 tot 100 miljoen ingevangen fotonen gebeurt, wat bij een normale hoeveelheid zonlicht zou inhouden dat het complete eiwitcomplex een paar keer per uur uit elkaar moet voor een moeizame grote revisie.

De radicaalreacties die tot de vorming van singletzuurstof leiden, zijn in principe echter gevoellig voor magnetische velden. Al eerder is waargenomen dat een extern veld bij planten de schade beperkt. En Van Grondelle vermoedt nu dat het veld van die ijzerionen precies hetzelfde doet, en dat het effect sterk genoeg is om de handhaving van die ijzerionen evolutionair interessant te maken.

De hypothese moet natuurlijk nog wel experimenteel worden bevestigd. Maar de auteurs zien nu al aankomen dat je dit idee kunt gebruiken om kunstmatige fotosynthesesystemen te stabiliseren.

bron: VU