希望之光 II

又有人在打葉綠素的念頭了(見希望之光)，不過這一次更厲害，科學家居然能把含有葉綠素的葉綠體類囊膜上整組光合作用的光系統(下圖紫色區域)全給分離出來，然後製成發電器！(http://www.nature.com/nature/journal/v485/n7398/full/485282e.html)

光合作用的第一階段稱為光反應，它發生在葉綠體的類囊膜上(參閱維管束鞘細胞)，主要的功能是捕捉光能，將之轉變成推動暗反應的化學能(ATP、NADPH)與產生提供動植物呼吸所需的氧氣。這當中用來捕捉光能的就是光系統，它又被分成兩類；可以獨立工作的光系統 I 和必須與光系統 I 合作的光系統 II 。這是為了配合下文所作的分類，其實這兩個光系統的分類依據是反應中心的葉綠素a吸收光譜的差異；光系統 II 的吸收波峰在680nm，光系統 I 則是700nm。容易令人混淆的是這兩的光系統在光反應過程當中的發生順序：先 II 再 I 。( I、II 的定義來自這兩個光系統的發現先後順序)

由於光系統 I 可以獨立進行捕捉光能的工作，因此成為科學家分離的標的。他們在分離出光系統 I 之後，將它們層層堆疊在導電介質上(下圖)；如同將眾多乾電池串聯起來一般，結果能產生非比尋常的超高電壓！

這項技術的驚人之處，不在於人類又能從大自然中榨取出更多的能源，而是大自然設計出來的蛋白質系統居然能承受超過十萬伏特/公分的電場。根據測量，每個植物綠色細胞的光系統 I 在光照下可產生大約一伏特的電壓，換言之，大自然的原始設計應該只需要能承受這樣的電壓即可，然而這些蛋白質系統表現出來的耐操程度卻遠超過這個預設值！我能想到的理由是：可能是考量到使用壽命與保險的緣故，光合作用是植物賴以為生的必要條件，任何生產線上的零件可不容許有絲毫的閃失，因此才演化出如此抗壓的光系統。報導中還指出這個純化來的光系統 I 所製成的晶體產生的電壓是目前已知所有晶體中最高的。這可真是了不起；不管是大自然還是探索大自然的科學家。