Los científicos descubren accidentalmente que la fotosíntesis no es exactamente lo que pensábamos
La fotosíntesis es uno de los procesos químicos más importantes de la Tierra. (Fuente de la imagen: Shutterstock)
La fotosíntesis, uno de los procesos químicos mejor estudiados de la naturaleza, podría no funcionar como pensábamos, según han descubierto los científicos por sorpresa.
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas, las algas y algunas bacterias convierten el dióxido de carbono y el agua en oxígeno y azúcares para obtener energía. Para hacer esto, los organismos usan la luz solar para oxidar el agua o ganar electrones de ella, reducir las moléculas de dióxido de carbono o darles electrones. Estas reacciones químicas requieren fotosistemas, complejos de proteínas que contienen clorofila, el pigmento que absorbe la luz y le da a las hojas de las plantas y las algas su color verde, para transferir electrones entre diferentes moléculas.
En una nueva investigación publicada el 22 de marzo en la revista Nature (se abre en una nueva pestaña), los investigadores utilizaron una nueva técnica llamada espectroscopia de absorción transitoria ultrarrápida por primera vez para estudiar cómo procede la fotosíntesis en una escala de tiempo de una milmillonésima de segundo (0,0000000000000001 segundo). Inicialmente, el equipo trató de descubrir cómo las quinonas, moléculas en forma de anillo que pueden robar electrones en procesos químicos, afectan la fotosíntesis. Pero en cambio, los investigadores descubrieron que durante la fotosíntesis, los electrones pueden liberarse del fotosistema mucho antes de lo que pensaban los científicos.
«Pensamos que solo estábamos usando una nueva tecnología para confirmar lo que ya sabíamos», dijo la coautora del estudio, Jenny Zhang. (se abre en una nueva pestaña)Un bioquímico especializado en fotosíntesis de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido dijo en un comunicado (se abre en una nueva pestaña)«En cambio, encontramos un camino completamente nuevo que abre aún más la caja negra de la fotosíntesis».
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Algas fotosintéticas vistas al microscopio. Su color verde es el resultado del pigmento clorofila que se encuentra en el fotosistema. (Fuente de la imagen: Shutterstock)
Durante la fotosíntesis se utilizan dos fotosistemas: Fotosistema I (PSI) y Fotosistema II (PSII). PSII dona electrones a PSI principalmente al tomar electrones de las moléculas de agua: PSI luego excita aún más los electrones, que luego se liberan a través de una serie compleja de pasos y finalmente se donan al dióxido de carbono para producir azúcares.
Investigaciones anteriores han demostrado que los andamios de proteínas en PSI y PSII son muy gruesos, lo que ayuda a contener los electrones antes de que se entreguen donde se necesitan. Pero las nuevas técnicas de espectroscopia ultrarrápida muestran que el andamiaje de proteínas tiene más «fugas» de lo esperado, y que algunos electrones pueden escapar del fotosistema casi inmediatamente después de que la clorofila absorba la luz. Por lo tanto, estos electrones pueden llegar a su destino más rápido de lo esperado.
«La nueva vía de transferencia de electrones que descubrimos aquí fue completamente sorprendente», dijo Zhang. «No sabemos tanto sobre la fotosíntesis como pensamos».
Se observó fuga de electrones tanto en fotosistemas aislados como en fotosistemas «vivos» dentro de las cianobacterias.
Además de reescribir nuestra comprensión de la fotosíntesis, este descubrimiento abre nuevas vías para futuras investigaciones y aplicaciones biotecnológicas. El equipo cree que al «piratear» la fotosíntesis para liberar más de estos electrones en las primeras etapas, el proceso podría hacerse más eficiente, lo que podría ayudar a producir plantas que sean más resistentes a la luz solar, o replicarse artificialmente para crear energía renovable para ayudar luchar contra el cambio climático, según el comunicado. Sin embargo, se necesita más investigación antes de que esto suceda.
«Muchos científicos intentaron extraer electrones de las primeras etapas de la fotosíntesis, pero dijeron que era imposible porque la energía estaba enterrada en el andamio de proteínas», dijo Zhang. «De hecho, podemos [potentially] Robarlos antes en el proceso es emocionante. «
