Успехи физико-химической биологии способствовали детальному изучению молекулярных основ фотосинтетического аппарата высших растений, синезеленых водорослей, бактерий. Сегодня мы уже досконально знаем, как энергия Солнца трансформируется в поток электронов, в АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту) — эту универсальную энергетическую валюту живого, как и на каком этапе в процессе такой трансформации образуется водород — самое совершенное природное топливо.
Возникает заманчивая и вполне реальная задача — научиться останавливать фотосинтез на одном из этапов и в зависимости от «остановки» получать либо водород, либо поток «готового» электричества, либо богатую энергетической валютой биомассу. Основы таких будущих технологий отрабатываются сегодня в лабораториях биологов. И как только удастся найти способы длительного сохранения работоспособности разделенного на отдельные структуры фотосинтетического аппарата, человек начнет получать энергию в количестве, которое сегодня производит и потребляет страна в целом, с площади в несколько десятков квадратных километров пустыни или полупустыни.
* * *
Важнейшим светочувствительным элементом сетчатки глаза служит окрашенный пигментом белок — родопсин, расположенный в мембранных дисках палочек. Около пятнадцати лет назад было обнаружено, что галофильные, то есть соленолюбивые, бактерии содержат в своей оболочке (мембране) белок, весьма сходный с родопсином. Его и назвали бактериородопсином.
Но зачем галофильным бактериям оветочувстви» тельный белок? Оказалось, что он представляет собой некий насос, поглощающий кванты света и благодаря перекачиванию водорода сквозь клеточную мембрану запасающий энергию в виде все той же АТФ, в дальнейшем используемую для обмена веществ, движения, размножения — для жизни. Это первый известный науке случай непосредственной утилизации солнечного света живыми существами, не содержащими хлорофилла — светочувствительного белка высших растений и синезеленых водорослей.
Бактериородопсин оказался чрезвычайно интересным белком. Прежде всего тем, что это природная солнечная батарея, генератор ионных токов. В связи с этим весьма вероятно использование его в будущих гелиотехнических устройствах, скажем, для опреснения воды. Кстати сказать, галофильные бактерии живут в соленых озерах Средней Азии, в Мертвом море, в пересыхающих тропических лагунах.
Вместе с тем этот устойчивый к различным внешним воздействиям белок, сохраняющий свои свойства даже в высушенной пленке, обратимо меняет свою окраску под действием света. Отсюда вполне понятная мысль: создать на основе бактериородопсина фотохромные материалы с высочайшей разрешающей способностью. Полимерные пленки с включенным в них бактериальным светочувствительным белком могут выдержать очень много циклов записи и стирания оптической информации. Сейчас такие материалы, используемые в качестве элементов памяти в ЭВМ новых поколений, разрабатываются в институтах Академии наук СССР.