植物对可再生能源的利用轻而易举。这些绿色生物吸收水、阳光和二氧化碳，并制造自己的燃料。这一神奇的过程发生在人类肉眼无法察觉的微观分子结构内部。
然而，尽管光合作用对植物而言易如反掌，但对人类而言，真正理解其运作机制却异常困难。科学家们知道这涉及到电子、电荷转移以及一些原子级别的物理学，但具体发生什么以及何时发生仍然有些模糊。人们已经尝试使用各种工具来解开这个谜团，从核磁共振到量子计算机。
现在，一种新方法应运而生，它通过向活体植物细胞发射激光脉冲来对其进行成像。该研究的作者、剑桥大学卡文迪什实验室的研究员 Tomi Baikie 向 Earther 解释道。利用这项技术，Baikie 和他的同事们深入研究了植物细胞的反应中心。他们的研究成果本周发表在《自然》杂志上。
据剑桥大学的新闻稿称，他们使用的技术使研究人员能够仔细观察电子的动态，并“在飞秒尺度——即万亿分之一秒的千分之一——下追踪活体光合细胞中的能量流”。
能够如此近距离地观察电子，使得科学家们能够做出诸如蛋白质复合物可能泄漏电子的位置以及电荷如何沿着化学反应链移动等观察。“我们对光合作用的了解并不像我们想象的那么多，而且我们在这里发现的新的电子转移途径是完全出乎意料的，”协调这项研究的Jenny Zhang 在声明中说。
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了解这种自然过程运作背后的复杂性，“为重塑生物光合作用开辟了新的可能性，并在生物光合作用和人工光合作用之间建立了联系”，作者在论文中写道。这意味着他们有一天可以利用这些知识来帮助改造植物，使其更能耐受阳光，或者为人类创造更清洁、基于光的燃料新配方。
尽管“破解”光合作用的可能性更具推测性，但该团队对超快光谱本身的可能性感到兴奋，认为它可以为“生命系统的动力学”提供“丰富的信息”。正如 PopSci 此前报道的那样，“使用超短光脉冲进行光谱分析，可以使科学家们深入分子和原子的内部，或观察在极短时间内开始和结束的过程。”
