Alga hijau laut telah berevolusi dengan pigmen bernama siphonein yang melindungi mesin fotosintesisnya dari sinar matahari yang intens. Peneliti dari Universitas Metropolitan Osaka menemukan bagaimana karotenoid ini secara efisien memadamkan keadaan energi berbahaya. Temuan ini dapat menginspirasi teknologi surya yang lebih tahan lama.
Di bawah sinar matahari yang intens, organisme fotosintetik berisiko rusak akibat kelebihan energi cahaya yang dapat menghasilkan molekul oksigen reaktif yang merusak sel. Namun, alga hijau laut tertentu telah beradaptasi dengan perlindungan unik. Studi oleh peneliti dari Universitas Metropolitan Osaka dan kolaborator mengungkapkan bahwa pigmen siphonein memungkinkan fotoproteksi yang efisien pada alga ini.
Tim fokus pada Codium fragile, alga hijau laut yang memiliki kompleks panen cahaya bernama LHCII, mirip dengan tanaman darat, tetapi diperkaya dengan karotenoid langka seperti siphonein dan siphonaxanthin. Pigmen ini memungkinkan alga memanfaatkan cahaya hijau yang dominan di bawah air untuk fotosintesis.
"Organisme menggunakan karotenoid untuk dengan cepat membuang energi berlebih, atau memadamkan keadaan triplet ini, melalui proses yang disebut transfer energi triplet-triplet (TTET)," jelas Ritsuko Fujii, penulis utama dan profesor associate di Sekolah Pascasarjana Ilmu dan Pusat Penelitian Fotosintesis Buatan Universitas Metropolitan Osaka.
Menggunakan spektroskopi resonansi paramagnetik elektron (EPR), peneliti membandingkan Codium fragile dengan bayam. Pada bayam, jejak keadaan triplet klorofil berbahaya tetap ada, tetapi pada alga, sinyal ini menghilang sepenuhnya, menunjukkan netralisasi sukses oleh karotenoidnya.
"Kunci mekanisme pemadaman terletak pada seberapa cepat dan efisien keadaan triplet dapat dinonaktifkan," kata Alessandro Agostini, penulis utama bersama dan peneliti di Universitas Padua, Italia.
Menggabungkan data EPR dengan simulasi kimia kuantum, studi mengidentifikasi siphonein di situs pengikatan kritis di LHCII sebagai pembela utama, berkat struktur molekul dan posisinya yang menyebarkan energi berlebih secara efektif.
"Penelitian kami mengungkapkan bahwa struktur antena alga hijau fotosintetik memiliki fungsi fotoprotektif yang sangat baik," tambah Agostini.
Diterbitkan di Cell Reports Physical Science pada 22 Oktober 2025, karya ini menyoroti bagaimana alga laut berevolusi pigmen untuk menyerap cahaya di bawah air sambil menahan intensitas sinar matahari. Fujii mencatat, "Kami berharap dapat lebih menjelaskan karakteristik struktural karotenoid yang meningkatkan efisiensi pemadaman, yang pada akhirnya memungkinkan desain molekuler pigmen yang mengoptimalkan antena fotosintetik." Ini dapat memajukan sistem surya bio-inspirasi yang tahan terhadap kerusakan cahaya.