식물에게 재생 가능한 에너지는 어려운 이야기가 아니다. 녹색 유기체들은 물, 햇빛, 이산화탄소를 생존 연료로 바꾼다. 이 과정은 인간 시각으로 인식하기 힘든 작은 분자 구조 안에서 일어난다.

하지만 인간은 식물 광합성이 어떻게 일어나는지 진정으로 이해하지 못했었다. 과학자들은 전자, 전하 이동, 그리고 일부 원자 수준의 물리학을 포함한다는 것까지는 안다. 그러나 구체적인 과정에 대해선 모호하게 인식할 뿐이다. 그래서 핵자기 공명에서 양자 컴퓨터에 이르는 다양한 도구로 이 미스터리를 해독하려고 시도해왔다.

살아있는 식물 세포에 레이저를 쏘는 접근법도 있다. 토미 바이키 캠브리지 대학 캐번디시 연구소 연구원은 22일 네이처에 초고속 분광법으로 연구한 결과를 발표했다.

연구원들은 레이저 덕분에 전자 움직임을 관찰했다고 밝혔다. 연구진은 새 방법으로 살아있는 광합성 세포의 에너지 흐름을 1000조 분의 1초 단위로 추적했다. 

과학자들은 전자를 자세히 관찰함으로써 단백질 복합체가 어디서 전자를 누출시키는지, 전하가 화학 반응으로 이어진 사슬을 따라 이동하는지 연구했다. 제니장 케임브리지 대학교 화학과 연구원은 "우리는 예상했던 것보다 광합성에 대해 알지 못하고 있었다"며 "이번에 새로 발견한 전자 전달 경로는 놀랍다"고 강조했다.

연구진은 복잡한 자연적 광합성이 기능하는 방법을 알게 된다면 얻게 될 이득에 대해서도 설명했다. 논문에서 "생물 광합성을 조작하고 자연적 광합성과 인공적 광합성 사이 연결고리를 만드는 가능성이 생긴다"고 기록했다. 광합성 과정에서 식물이 더 많은 햇빛을 견디도록 유전자를 조작하거나 사회가 사용할 친환경적이고 가벼운 에너지원 제작에 도움을 줄 수 있다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 CHARLOTTE HU 기자 & 육지훈 기자