A földi élet alapja, a fotoszintézis, egy rendkívül összetett biokémiai folyamat, amely a napfény energiáját kémiai energiává alakítja. Ez a jelenség nem csupán a növények, algák és bizonyos baktériumok számára létfontosságú, hanem az egész bioszféra számára is, hiszen ezáltal termelődik az általunk belélegzett oxigén és a tápláléklánc alapját képező szerves anyag. E komplex mechanizmus középpontjában egy különleges szerkezet áll, amelyet akciócentrumnak nevezünk, és amely a fényenergia átalakításának első, döntő lépését végzi.
Az akciócentrum tulajdonképpen egy fehérje-pigment komplex, mely a kloroplasztiszok tilakoid membránjába ágyazódva található meg. Ennek a mikroszkopikus egységnek a feladata, hogy a fénygyűjtő komplexek által összegyűjtött fotonok energiáját egy sor elektronátadási reakció révén hasznosítható formába öntse. Ezen reakciók sorozata indítja el azt a kaskádot, amely végső soron ATP (adenozin-trifoszfát) és NADPH (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) képződéséhez vezet, melyek a szerves anyagok szintéziséhez szükséges energiát és redukáló erőt szolgáltatják.
A fotoszintézis alapjai és az akciócentrum helye a folyamatban
A fotoszintézis két fő szakaszra osztható: a fényreakciókra és a sötétreakciókra, vagy más néven a Calvin-ciklusra. Az akciócentrumok a fényreakciók helyszínéül szolgáló tilakoid membránokban helyezkednek el, és kulcsszerepet játszanak a fényenergia kémiai energiává való átalakításában. A fényenergia abszorpciója és az elektronok gerjesztése az első lépés, amely elindítja az elektrontranszport láncot.
A fényreakciók során a napfény energiáját felhasználva vizet bontanak, oxigént szabadítanak fel, és termelnek ATP-t és NADPH-t. Ezek a molekulák a Calvin-ciklusban hasznosulnak, ahol szén-dioxidból cukrokat és más szerves vegyületeket szintetizálnak. Az akciócentrum tehát a fotoszintézis motorja, a kiindulópontja annak a bonyolult gépezetnek, amely a szervetlen anyagokból szerves anyagokat hoz létre, fenntartva ezzel az életet a Földön.
A fénygyűjtő komplexek szerepe az energiafókuszálásban
Mielőtt a fényenergia elérné az akciócentrumot, számos fotoszintetikus pigment gyűjti össze azt. Ezek a pigmentek, mint például a klorofill a, klorofill b, és a karotinoidok, speciális fehérjékkel komplexbe rendeződve alkotják a fénygyűjtő komplexeket (LHC – Light-Harvesting Complex). Ezek a komplexek úgy működnek, mint egy antenna: nagy felületen képesek elnyelni a fényt a spektrum különböző tartományaiból, majd az összegyűjtött energiát rezonancia-energiaátadás útján továbbítják az akciócentrum felé.
Ez a hatékony energiaátadási mechanizmus biztosítja, hogy a beeső fény fotonjai ne vesszenek el, hanem koncentráltan jussanak el a reakciók kulcsfontosságú helyére. A pigmentek elrendezése és a fehérjék szerkezete optimalizált arra, hogy a lehető legnagyobb hatékonysággal gyűjtse és irányítsa az energiát. A fénygyűjtő komplexek nélkül az akciócentrumok sokkal kevesebb fényenergiát lennének képesek hasznosítani, ami drámaian csökkentené a fotoszintézis hatékonyságát.
A fénygyűjtő komplexek nem csupán energiagyűjtők, hanem egyfajta „energia-terelőként” is funkcionálnak, biztosítva, hogy a fotonok energiája a megfelelő irányba, az akciócentrumba jusson.
A fotoszintetikus akciócentrumok típusai: PS I és PS II
A növényekben és a cianobaktériumokban két fő akciócentrum típus létezik, amelyek szekvenciálisan működnek együtt az elektronszállítási láncban: a II-es fotorendszer (PS II) és az I-es fotorendszer (PS I). Mindkettőnek megvan a maga specifikus felépítése és funkciója, de együttműködésük elengedhetetlen a víz bontásához, az oxigén felszabadításához és az energia-hordozó molekulák szintéziséhez.
A PS II felelős a vízmolekulák bontásáért és az elektronok felszabadításáért, míg a PS I az elektrontranszport lánc végén a NADP+ redukcióját végzi, NADPH-t termelve. A két fotorendszer közötti elektronátadás egy komplex rendszeren, az úgynevezett elektrontranszport láncon keresztül történik, amelynek során protonok pumpálódnak a tilakoid lumenbe, létrehozva a kémiozmotikus gradienset az ATP-szintézishez.
A PS II és PS I szinergikus működése a fotoszintézis Z-sémájának alapja, amely biztosítja a fényenergia hatékony átalakítását kémiai energiává.
A II-es fotorendszer (PS II) részletes felépítése és működése
A II-es fotorendszer (PS II) a fotoszintézis egyik legfontosabb és legérzékenyebb eleme. Ez a komplex felelős a víz fotolíziséért, azaz a vízmolekulák fényenergia segítségével történő bontásáért, amely során oxigén, protonok és elektronok szabadulnak fel. A PS II akciócentruma a tilakoid membránban található, és számos fehérjéből, valamint pigmentből áll.
A PS II magja két nagy integrált membránfehérjéből, a D1 és D2 alegységekből épül fel, amelyek a reakciócentrum pigmentjeit, köztük a P680 klorofillt is tartalmazzák. A P680 egy speciális klorofill dimer, amely a 680 nm hullámhosszúságú fényt abszorbeálja a leghatékonyabban, innen is kapta a nevét. Amikor a P680 fényfotonokat nyel el, gerjesztett állapotba kerül, és egy elektront ad le, rendkívül erős oxidálószert képezve.
Ez az oxidált P680+ rendkívül nagy elektronaffinitással rendelkezik, és azonnal visszaszerzi az elektront a vízbontó komplexből (más néven oxigénfejlesztő komplex, OEC). Az OEC egy mangánból (Mn), kalciumból (Ca) és klórból (Cl) álló klaszter, amely négy elektron eltávolításával bontja a vízmolekulákat. Ez a folyamat szabadítja fel az oxigént, amit belélegzünk, és a protonokat, amelyek hozzájárulnak a tilakoid lumenben kialakuló proton-gradienshez.
Az elektronok P680-ból történő kilépése után egy sor elektronátadási reakció következik. Az elektron először a feofitin molekulára kerül, amely egy klorofillhoz hasonló, de magnézium nélküli pigment. Ezt követően az elektron két plasztokinon molekulához (QA és QB) jut, amelyek mobil elektronhordozók a tilakoid membránban. A QB két elektront és két protont felvéve plasztokinollá (PQH2) redukálódik, majd elhagyja a PS II-t, hogy az elektront a citokróm b6f komplexnek adja át.
| Komponens | Fő funkció | Elhelyezkedés |
|---|---|---|
| P680 klorofill | Fényenergia abszorpció, elektron leadása | PS II akciócentrum |
| D1 és D2 fehérjék | Az akciócentrum szerkezeti alapja, pigmentek rögzítése | PS II akciócentrum |
| Vízbontó komplex (OEC) | Víz fotolízise, O2, H+ és e- felszabadítása | PS II lumen felőli oldala |
| Feofitin | Első stabil elektronakceptor | PS II akciócentrum |
| Plasztokinon (QA, QB) | Elektronok továbbítása a citokróm b6f komplexhez | PS II akciócentrum |
Az elektronszállítási lánc köztes elemei: citokróm b6f komplex és plasztocianin
A PS II által felszabadított elektronok a plasztokinon (PQH2) közvetítésével jutnak el a következő fő állomásra, a citokróm b6f komplexhez. Ez a komplex, akárcsak az akciócentrumok, a tilakoid membránban helyezkedik el, és fontos szerepet játszik az elektronok továbbításában, valamint a protonok tilakoid lumenbe történő pumpálásában.
A citokróm b6f komplex a plasztokinoltól veszi fel az elektronokat, majd egy sor vas-kén centrumon és citokróm molekulán keresztül továbbítja azokat. Ez a folyamat a Q-ciklus néven ismert, és rendkívül hatékonyan pumpál protonokat a sztromából a tilakoid lumenbe. Ez a protonpumpáló tevékenység elengedhetetlen a kémiozmotikus gradiens felépítéséhez, amely az ATP-szintézis hajtóereje.
Miután az elektronok áthaladtak a citokróm b6f komplexen, átkerülnek a plasztocianin (PC) molekulára. A plasztocianin egy kis, vízoldható, réztartalmú fehérje, amely a tilakoid lumenben található. Feladata, hogy az elektronokat a citokróm b6f komplexből az I-es fotorendszerhez (PS I) szállítsa, hidat képezve a két fő fotorendszer között. Ez a mozgékony elektronhordozó biztosítja a zökkenőmentes elektronáramlást a fotoszintézis teljes folyamatában.
Az I-es fotorendszer (PS I) felépítése és a NADPH képződése
Az I-es fotorendszer (PS I) a fotoszintézis elektrontranszport láncának utolsó nagy állomása. Ez a komplex is a tilakoid membránban található, de jellemzően a sztroma felé néző, nem-granulált tilakoid részeken, míg a PS II inkább a gránumok belső, egymásra rétegződő membránjaiban koncentrálódik. A PS I fő feladata a NADP+ redukciója NADPH-vá, amely a Calvin-ciklus redukáló erejét biztosítja.
A PS I akciócentruma két nagy fehérje alegységből, a PsaA és PsaB fehérjékből áll, amelyek szintén számos klorofill és karotinoid pigmentet tartalmaznak. A PS I reakciócentrum pigmentje a P700 klorofill, amely a 700 nm hullámhosszúságú fényt abszorbeálja a leghatékonyabban. A P700 is gerjesztett állapotba kerül a fényelnyelés hatására, és lead egy elektront, hasonlóan a P680-hoz, de lényegesen alacsonyabb redoxpotenciálon működik.
A P700 által leadott elektron egy sor akceptoron keresztül halad. Először egy klorofill a molekulához, majd a fillokinonhoz (A1), végül pedig több vas-kén centrumhoz (Fx, Fa, Fb) jut. Ezek a vas-kén centrumok stabilan kötik az elektronokat, és hatékonyan továbbítják azokat a következő akceptorra, a ferredoxinhoz (Fd).
A ferredoxin egy kis, vízoldható vas-kén fehérje, amely a sztromában található. A ferredoxin adja át az elektronokat a ferredoxin-NADP+ reduktáz (FNR) enzimnek. Az FNR enzim katalizálja a NADP+ redukcióját NADPH-vá, amelyhez két elektronra és egy protonra van szükség. A NADPH egy nagy energiájú redukáló molekula, amely kulcsfontosságú a szén-dioxid fixálásában és a cukrok szintézisében a Calvin-ciklus során.
A PS I működése biztosítja, hogy a fotoszintézis során ne csak ATP, hanem elegendő redukáló erő is rendelkezésre álljon a szerves anyagok felépítéséhez. A PS I akciócentrum tehát a folyamat végső elektronakceptorának, a NADP+-nak a redukciójáért felelős, lezárva a nem-ciklikus elektronszállítási láncot.
Az elektronszállítási lánc és a Z-séma: Az energiaáramlás összefüggése
A fotoszintetikus elektronszállítási lánc, amelyet gyakran Z-sémának neveznek a redoxpotenciálok mentén ábrázolt jellegzetes alakja miatt, a PS II-től a PS I-ig tartó elektronáramlást írja le. Ez a séma mutatja be, hogyan kapcsolódik össze a két fotorendszer és a köztes elektronhordozók, lehetővé téve a fényenergia hatékony átalakítását és a stabil energia-hordozó molekulák képződését.
A Z-séma a PS II-vel kezdődik, ahol a fény gerjeszti a P680 klorofillt, amely elektront ad le. Ez az elektron alacsonyabb energiájú állapotba kerülve halad át a feofitinen, majd a plasztokinonon és a citokróm b6f komplexen. A citokróm b6f komplex egy kritikus pont, ahol a protonok pumpálása is történik, hozzájárulva az ATP-szintézishez.
A citokróm b6f komplexből az elektron a plasztocianinon keresztül jut el a PS I-hez, ahol a P700 klorofillba kerül. A PS I-ben a P700 is elnyeli a fényt, és újra gerjesztett állapotba kerül, magasabb energiájú szintre emelve az elektront. Ez az elektron ezután a ferredoxinon és az FNR enzimen keresztül a NADP+-hoz kerül, redukálva azt NADPH-vá. Az elektronszállítási lánc tehát nem csupán az elektronok áramlását biztosítja, hanem két ponton is (PS II és PS I) „újratölti” az elektronokat fényenergia segítségével, hogy elegendő energiával rendelkezzenek a végső redukciós lépésekhez.
A kémiozmotikus ATP-szintézis: hogyan termelődik az energia
Az ATP, a sejtek univerzális energiavalutája, a fotoszintézis során a kémiozmotikus ATP-szintézis, vagy más néven fotofoszforiláció útján termelődik. Ennek a folyamatnak az alapja a tilakoid membránon keresztül kialakuló proton-gradiens, amelyet az elektronszállítási lánc működése hoz létre.
Ahogy az elektronok haladnak a PS II-től a citokróm b6f komplexen keresztül, protonok (H+) pumpálódnak a sztromából a tilakoid lumenbe. Ezenkívül a víz bontása a PS II-ben szintén protonokat szabadít fel a lumenben. Ennek eredményeként a tilakoid lumenben jelentősen megnő a protonkoncentráció a sztromához képest, ami egy elektrokémiai potenciálkülönbséget, azaz egy proton-gradienset hoz létre. Ez a gradiens egyfajta „energiaakkumulátorként” funkcionál.
Az ATP-szintézis kulcsfontosságú enzime az ATP-szintáz (más néven CF0-CF1 komplex), amely szintén a tilakoid membránba van beágyazva. Az ATP-szintáz egy molekuláris motor, amely lehetővé teszi a protonok számára, hogy a tilakoid lumenből a sztromába áramoljanak a koncentrációgradiens mentén. Ahogy a protonok áthaladnak az ATP-szintázon, az enzim mechanikai energiát alakít át kémiai energiává, katalizálva az ADP (adenozin-difoszfát) és a szervetlen foszfát (Pi) ATP-vé történő egyesülését.
Ez a folyamat rendkívül hatékony, és a fotoszintézis során termelt ATP nagy részét adja. Az ATP a Calvin-ciklusban hasznosul, ahol a szén-dioxid fixálásához és a cukrok szintéziséhez szükséges energiát biztosítja. A kémiozmotikus ATP-szintézis tehát a fényenergia közvetett átalakítását jelenti kémiai energiává, a proton-gradiens erejét felhasználva.
Ciklikus és nem-ciklikus fotofoszforiláció: Két út az ATP termelésére
A fotoszintézis során kétféle fotofoszforiláció zajlik: a nem-ciklikus és a ciklikus fotofoszforiláció. Mindkettő ATP-t termel, de eltérő mechanizmusokkal és célokkal rendelkeznek, biztosítva a növény számára a szükséges energia- és redukálóerő egyensúlyát.
Nem-ciklikus fotofoszforiláció
A nem-ciklikus fotofoszforiláció a domináns út, amelyet a fentebb részletezett Z-séma ír le. Ennek során mind a PS II, mind a PS I részt vesz a folyamatban. A víz bontásából származó elektronok a PS II-n keresztül a PS I-be jutnak, majd a NADP+-hoz, redukálva azt NADPH-vá. Ezzel párhuzamosan a protonok pumpálása és a vízbontás során felszabaduló protonok hozzájárulnak a tilakoid lumenben kialakuló proton-gradienshez, amely az ATP-szintézist hajtja.
A nem-ciklikus fotofoszforiláció során tehát oxigén szabadul fel, ATP és NADPH is termelődik, méghozzá közel azonos mennyiségben. Ez a folyamat biztosítja a Calvin-ciklushoz szükséges mindkét energia-hordozó molekulát, és alapvető a szerves anyagok szintéziséhez.
Ciklikus fotofoszforiláció
A ciklikus fotofoszforiláció ezzel szemben csak az I-es fotorendszert (PS I) veszi igénybe. Ebben az esetben a PS I által leadott elektronok nem jutnak el a NADP+-hoz, hanem a ferredoxinról visszakerülnek a citokróm b6f komplexhez, majd a plasztocianinon keresztül újra a PS I-hez. Ez egy zárt hurkot alkot, ahol az elektronok folyamatosan keringnek a PS I és a citokróm b6f komplex között.
A ciklikus elektronszállítás során a citokróm b6f komplex továbbra is pumpál protonokat a tilakoid lumenbe, így fenntartva a proton-gradienset és lehetővé téve az ATP-szintézist. Azonban a ciklikus fotofoszforiláció során nem termelődik NADPH és nem szabadul fel oxigén. Ennek a folyamatnak a fő célja, hogy extra ATP-t termeljen abban az esetben, ha a növénynek több ATP-re van szüksége, mint amennyi a nem-ciklikus úton termelődik, például a Calvin-ciklus bizonyos lépéseihez, amelyek több ATP-t igényelnek, mint NADPH-t.
A ciklikus fotofoszforiláció tehát egyfajta „finomhangoló” mechanizmus, amely lehetővé teszi a növény számára, hogy az energiaigényének megfelelően szabályozza az ATP és NADPH termelés arányát. Különösen fontos lehet erős fényviszonyok között, amikor a PS II túlterhelt lehet, vagy amikor a növénynek gyorsan kell ATP-t termelnie.
Az akciócentrumok evolúciója: a baktériumoktól a növényekig
Az akciócentrumok nem kizárólag a növények sajátjai; evolúciós gyökereik egészen az ősi fotoszintetikus baktériumokig nyúlnak vissza. A modern növényi akciócentrumok, a PS II és PS I, valószínűleg a bakteriális akciócentrumokból fejlődtek ki, és számos hasonlóságot mutatnak velük, miközben jelentős specializációkat is felmutatnak.
Bakteriális akciócentrumok
A fotoszintetikus baktériumok, mint például a purpur baktériumok vagy a zöld nem-kén baktériumok, egyetlen típusú akciócentrummal rendelkeznek. Ezek a bakteriális reakciócentrumok (RCs) szerkezetileg és funkcionálisan is két fő csoportba sorolhatók: az úgynevezett II-es típusú akciócentrumokba (mint a purpur baktériumoké, amelyek a növényi PS II-re hasonlítanak) és az I-es típusú akciócentrumokba (mint a zöld kén baktériumoké, amelyek a növényi PS I-re emlékeztetnek).
A bakteriális akciócentrumok is pigment-fehérje komplexek, amelyek fényenergiát abszorbeálnak, és elektronátadási reakciókat indítanak el. Azonban a legtöbb bakteriális akciócentrum nem képes vizet bontani és oxigént termelni (anoxigén fotoszintézis), ehelyett más elektronforrásokat használnak, például hidrogén-szulfidot vagy szerves vegyületeket. A legismertebb bakteriális akciócentrum a Rhodopseudomonas viridis purpur baktériumból származó, amelyet először kristályosítottak és szerkezetét röntgenkrisztallográfiával feltárták, amiért Nobel-díjat is kaptak.
Az eukaryota akciócentrumok eredete
Feltételezések szerint a növényi kloroplasztiszok az endoszimbiózis során alakultak ki, amikor egy ősi eukaryota sejt bekebelezett egy cianobaktériumot. A cianobaktériumok a mai napig az egyetlen baktériumcsoport, amely képes oxigén-fejlesztő fotoszintézisre, és mind PS II, mind PS I akciócentrumokkal rendelkezik, hasonlóan a növényekhez. Ez az elmélet erős bizonyíték arra, hogy a növényi akciócentrumok a cianobaktériumoktól erednek.
Az evolúció során a két fotorendszer, a PS II és a PS I, specializálódott és optimalizálódott a hatékony vízoxidációra és a NADH/NADPH termelésre. A két fotorendszer összehangolt működése, a Z-séma kialakulása tette lehetővé a magasabb rendű növények számára, hogy a vizet, mint bőséges elektronforrást használják, és oxigént termeljenek, alapjaiban változtatva meg a földi atmoszférát és az élet fejlődését.
Az akciócentrumok szabályozása és fotoprotekciója
Az akciócentrumok, különösen a PS II, rendkívül érzékenyek a túl erős fényre. A túlzott fényenergia károsíthatja a komplexet, ami a fotoszintézis hatékonyságának csökkenéséhez, sőt a növény pusztulásához is vezethet. Ezért a növények számos szabályozási mechanizmust és fotoprotektív stratégiát fejlesztettek ki az akciócentrumok védelmére.
A D1 fehérje turnover
A PS II akciócentrumában található D1 fehérje különösen érzékeny a fénykárosodásra. Erős fény hatására a D1 fehérje oxidatív károsodást szenvedhet. A növények azonban képesek gyorsan lebontani a sérült D1 fehérjét, és újat szintetizálni a helyére. Ez a folyamatos D1 fehérje turnover (lebontás és szintézis) egyfajta „önjavító” mechanizmus, amely biztosítja a PS II folyamatos működését még stresszhelyzetben is.
Nem-fotokémiai kioltás (NPQ)
A nem-fotokémiai kioltás (NPQ) egy másik fontos fotoprotektív mechanizmus, amely lehetővé teszi a növény számára, hogy a felesleges fényenergiát hő formájában disszipálja, mielőtt az károsítaná az akciócentrumot. Az NPQ a klorofill fluorescentia csökkenésével jár, és a karotinoidok, különösen a zeaxantin, és a PS II-höz kapcsolódó fénygyűjtő komplexek (LHCII) konformációs változásai révén valósul meg.
Amikor a fényenergia meghaladja a fotoszintézis kapacitását, az NPQ mechanizmus bekapcsol, és a felesleges energia nem az elektronszállításba terelődik, hanem hővé alakul. Ez megvédi a fotoszintetikus apparátust a fotooxidatív károsodástól, és biztosítja az akciócentrumok optimális működését változó fényviszonyok között is.
Egyéb szabályozási mechanizmusok
Ezenkívül a növények számos más módon is szabályozzák az akciócentrumok működését, például a foszforilációs állapotuk megváltoztatásával, vagy a tilakoid membrán szerkezetének átrendeződésével. Ezek a mechanizmusok lehetővé teszik a fotoszintetikus apparátus számára, hogy alkalmazkodjon a környezeti feltételekhez, optimalizálva az energiaátalakítás hatékonyságát és minimalizálva a károsodást.
Az akciócentrumok kutatása és jövőbeli perspektívák
Az akciócentrumok szerkezetének és működésének megértése kulcsfontosságú a fotoszintézis teljes folyamatának dekódolásához. A tudományos kutatás a kezdetektől fogva nagy hangsúlyt fektetett ezen komplexek vizsgálatára, és a modern technológiák révén egyre mélyebb betekintést nyerünk működésükbe.
Történelmi mérföldkövek
Az akciócentrumok kutatásának egyik legfontosabb mérföldköve az 1980-as években történt, amikor a Rhodopseudomonas viridis bakteriális akciócentrumának háromdimenziós szerkezetét röntgenkrisztallográfiával megfejtették. Ez a felfedezés, amelyért Johann Deisenhofer, Robert Huber és Hartmut Michel Nobel-díjat kapott, alapvető betekintést nyújtott a fényenergia átalakításának molekuláris mechanizmusaiba, és utat nyitott a növényi akciócentrumok szerkezetének későbbi feltárása előtt.
Azóta számos más akciócentrum és fénygyűjtő komplex szerkezetét is meghatározták, hozzájárulva a fotoszintézis részletesebb megértéséhez. A modern spektroszkópiai módszerek, mint például a femtoszekundumos lézerspektroszkópia, lehetővé teszik a fényenergia abszorpciójának és az elektronátadásnak a rendkívül gyors, elemi lépéseinek valós idejű megfigyelését.
Jövőbeli alkalmazások és mesterséges fotoszintézis
Az akciócentrumok működésének mélyreható ismerete nem csupán elméleti érdekesség, hanem hatalmas gyakorlati potenciállal is bír. A mesterséges fotoszintézis kutatása az egyik legígéretesebb terület, amelynek célja a növények fotoszintetikus hatékonyságának reprodukálása, vagy akár felülmúlása mesterséges rendszerekben.
A mesterséges fotoszintézis célja, hogy napfény energiáját felhasználva közvetlenül termeljen üzemanyagokat (például hidrogént vagy metanolt) vagy más hasznos vegyületeket szén-dioxidból és vízből. Ehhez olyan katalizátorokat és anyagokat fejlesztenek, amelyek képesek utánozni az akciócentrumok és a vízbontó komplex működését. Ez a technológia óriási potenciállal rendelkezik a tiszta energia előállításában és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésében.
Az akciócentrumok megértése hozzájárulhat a mezőgazdasági termelékenység növeléséhez is. Azáltal, hogy jobban megértjük, hogyan optimalizálhatjuk a fotoszintézis hatékonyságát, fejleszthetünk olyan növényfajtákat, amelyek jobban alkalmazkodnak a változó környezeti feltételekhez, és nagyobb terméshozamot biztosítanak, hozzájárulva ezzel az élelmezésbiztonsághoz. Az akciócentrum tehát nem csupán a természet egyik csodája, hanem a jövő fenntartható energiájának és élelmiszertermelésének kulcsa is lehet.
