光合作用宏观生物量子效应——“捕光天线量子设计原理优化光合膜囊泡粒径”解读

本文回顾了光合作用宏观生物量子效应的探索历程，重点解读了关于光合膜囊泡粒径优化的工作。背景方面，光合作用研究长期关注其近乎100%的能量传递效率，量子相干传能路径成为重要课题，但存在争议。研究目的是在光合系统中观测超越分子尺度的“宏观生物量子效应”，具体探讨捕光天线LH2的量子设计原理如何调控更大尺度的光合膜囊泡结构。结论表明，理论和实验证实，LH2遵循量子设计原理，其结构畸变会影响传能效率；光合细菌在弱光下形成囊泡以增加捕光面积，但囊泡曲率会导致LH2畸变，因此在增加捕光面积与维持高效传能间存在平衡，最终优化囊泡粒径为50-80纳米，这体现了量子效应从纳米尺度延伸至亚细胞器尺度的宏观生物量子效应。