Phytochromer er en plantes øjne. De gør det muligt for dem at registrere ændringer i lysets farve, intensitet og kvalitet, så planterne kan reagere og tilpasse sig.

“De styrer alle aspekter af en plantes liv,” siger Clark Lagarias, professor i biokemi ved University of California, Davis.

Phytochromer fra landplanter reagerer på rødt lys – planter absorberer rødt og reflekterer grønt lys, hvilket er grunden til, at de ser grønne ud. Rødt lys trænger ikke langt ind i vandet, og nogle marine og kystnære alger mangler phytochromgener.

Men andre gør ikke, så Lagarias og kolleger undersøgte egenskaberne ved phytochromer fra en række forskellige alger og fandt ud af, at phytochromer fra alger, i modsætning til dem fra landplanter, er i stand til at opfatte lys i hele det synlige spektrum – blåt, grønt, gult, orange, rødt og fjernrødt.

Denne brede spektraldækning hjælper sandsynligvis algerne med at udnytte alt det lys, de kan i havet, siger Lagarias, hvad enten de tilpasser deres lyshøstende kemi til skiftende forhold eller stiger og synker i vandsøjlen, efterhånden som lysniveauet ved overfladen ændrer sig.

Da forskellige farver af lys trænger ned til forskellige dybder i vandet, står alger over for udfordringer i forbindelse med lyshøstning, som landplanter ikke står over for. Den nye forskning, der er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences, viser, at algerne kan klare opgaven.

‘Been there and back again’

Fytokromer har i sig selv en lang udviklingshistorie og er sandsynligvis opstået i samspillet mellem ilt og biliner, pigmentmolekyler, der er tæt knyttet til klorofyl og det ilttransporterende hæm-pigment i hæmoglobin, siger Lagarias.

Fytokromerne synes at være følsomme over for rødt lys, svarende til fytokromer i moderne landplanter. Men mellem oprindelsen og i dag gennemgik phytochromerne en fase med massiv diversitet, hvor de kunne registrere et meget bredere spektrum af bølgelængder.

“Det er et molekyle, der har været der og tilbage igen,” siger Lagarias.

Fundene hjælper forskerne til bedre at forstå lysets rolle og responsen på lys i udformningen af økologien, og de er også en model for, hvordan levende celler reagerer på lys. De kan også hjælpe med at forædle akvatiske afgrøder, der kan drage fordel af forskellige lysforhold.

Medforfattere på artiklen er fra UC Davis, Rutgers University, Monterey Bay Aquarium Research Institute og Canadian Institute for Advanced Research. National Institutes of Health, National Science Foundation, US Department of Agriculture, Department of Defense, Packard Foundation og Gordon and Betty Moore Foundation har ydet støtte.