当火车到达铁轨的切换点时，它可以向右或向左运动，植物的光合作用也有类似的转换点。吸收阳光后，能量迅速转移到称为反应中心的蛋白质上。从这一点来看，电子可以移动到一组A分支（或“右迹”）分子，或移动到一组B分支（“左迹”）相同分子。

　　华盛顿大学圣路易斯分校和阿贡国家实验室的最新研究将电子转移到了它们通常不会移动的轨道上，这是对光合作用最早的光驱动事件的理解。研究结果发表在12月31日的美国国家科学院院刊（PNAS）。

　　重新设计路径

　　植物、藻类和光合细菌将太阳光的能量转换成电荷分离的单位，用于驱动地球上的生命过程。并且它们以一种非常特定的方式进行操作：这些生物体的反应中心具有A和B面两个蛋白质和色素辅助因子的镜像状排列。这些链中只有一个处于活动状态，即A侧，而B侧则无。

　　Kirmaier与华盛顿大学化学教授Dewey Holten合作，以及Argonne国家实验室的团队设计了许多光合突变体迭代，目的是使用B分支来实现电荷分离。这项新研究重新设计了一种紫色光合细菌中的一种途径，这种细菌是自然界的太阳能电池之一。

　　自然界中，紫色细菌通过两步过程进行初始电荷分离，该过程发生在万亿分之一秒。研究团队的新B分支解决方案获得了几乎相同的收益，尽管它使用了一步式串联过程，但所需时间要长5-10倍。

　　利用分子生物学尝试改变色素周围的氨基酸，找到使B分支起作用的神奇组合。研究目的是进行结构改变，使电子沿着A侧失去最佳状态，然后同时加速B侧的反应。

　　研究人员能够通过在A或B侧特定目标位点测试所有可能的氨基酸，从而找到一种或多种提高B侧产量的方法，来加快这一反复试验的过程。然后在突变体背景中继续进行“击中”，以探测下一个靶位点，依此类推。

　　自35年前在《自然》上发表的结构研究以来，这项研究是一项突破性的成就，它重新思考光合作用的历史。这项新工作阐明了控制有效的光诱导电子转移的基本结构功能原理。

　　研究人员说，这些知识可以帮助设计用于能量转换和存储的生物杂交和生物启发系统。结果引起了很多有关单向电荷分离需要什么的问题。

　　在光合作用的原始历史中，也许将快速的两步和缓慢的单步过程结合在一起可以产生80％或90％的产率，然后随着时间的流逝，它进行了优化。