Солнечный свет — как непрерывный поток мячей, летящих в стену. Белки-антенны в фотосинтезирующих бактериях ловят эти «мячи» — фотоны, но иногда удар слишком силён, и в «стене» — молекуле хлорофилла — возникает опасное возбуждённое состояние, триплетное состояние. Если его не погасить, оно может породить агрессивный синглетный кислород, который окислит и разрушит всю молекулярную конструкцию. Роль огнетушителя здесь выполняют молекулы-каротиноиды: они принимают опасную энергию на себя и рассеивают её в тепло.
До сих пор было неясно, как именно каротиноид получает эту энергию. То ли напрямую от хлорофилла, то ли сам рождает триплеты через процесс, похожий на деление одного сильного импульса на два слабых — синглетное деление. Разобраться в этом мешал спектральный шум: сигналы от разных процессов накладывались, как голоса в переполненной комнате. Авторы работы применили метод, который можно сравнить с настройкой радиоприёмника на разные частоты. Используя фемтосекундную стимулированную рамановскую спектроскопию при разных условиях резонанса, они разделили перекрывающиеся сигналы. Оказалось, что в белке LH2 бактерии Rhodoblastus acidophilus триплет каротиноида рождается почти исключительно за счёт передачи энергии от бактериохлорофилла, а не через синглетное деление.
Любопытно, что в белке наблюдалась запутанная пара триплетов, которая жила в восемь раз дольше, чем в жидком растворе. Но эта задержка не привела к разделению на два независимых триплета и не запустила вредную реакцию с хлорофиллом. Природа создала надёжный предохранитель: энергия уходит по единственному безопасному маршруту, как вода по аварийному водосбросу плотины, не повреждая станцию.
Каротиноиды — это не только защитники в фотосинтезе. Они же придают моркови оранжевый цвет и помогают нашему зрению, превращаясь в витамин A.