La Fotosíntesis Hackeada: Una Prometedora Fuente de Energía Renovable

La fotosíntesis es el proceso bioquímico mediante el cual las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas convierten materia inorgánica (dióxido de carbono y agua) en materia orgánica (azúcares), aprovechando la energía proveniente de la luz solar. Este es el principal mecanismo de nutrición de todos los organismos autótrofos que poseen clorofila, que es el pigmento esencial para el proceso fotosintético.

Constituye uno de los mecanismos bioquímicos más importantes del planeta ya que implica la fabricación de nutrientes orgánicos que almacenan la energía lumínica proveniente del Sol en distintas moléculas útiles (carbohidratos).

Es por eso, por lo que un grupo de investigadores capitaneados por la Universidad de Cambridge, han “pirateado” las primeras etapas de la fotosíntesis, la máquina natural que impulsa la gran mayoría de la vida en la Tierra, y han descubierto nuevas formas de extraer energía del proceso, un hallazgo que podría conducir a nuevas formas de generar combustible limpio y energía renovable.

El proceso de fotosíntesis es fundamental para el ecosistema y para la vida tal y como los conocemos

Permite la creación y circulación de la materia orgánica y la fijación de materia inorgánica. Además, se produce el oxígeno que necesita la mayor parte de los seres vivos para su respiración.

El equipo internacional de físicos, químicos y biólogos, del que hoy nos hacemos eco, pudo estudiar la fotosíntesis. A pesar de que es uno de los procesos más conocidos y estudiados de la Tierra, los investigadores descubrieron que aún tiene secretos que contar. 

Usando técnicas espectroscópicas ultrarrápidas para estudiar el movimiento de la energía, los investigadores encontraron que los químicos que pueden extraer electrones de las estructuras moleculares responsables de la fotosíntesis lo hacen en las etapas iniciales, en lugar de mucho más tarde, como se pensaba anteriormente.

Esta ‘reconexión’ de la podría mejorar la forma en que trata el exceso de energía y crear formas nuevas y más eficientes de usar su poder. Los resultados se informan en la revista Nature .

“No sabíamos tanto sobre este proceso como pensábamos, y la nueva vía de transferencia de electrones que encontramos aquí es completamente sorprendente”, dijo la Dra. Jenny Zhang del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, quien coordinó la investigación.

Desde la Antigua Grecia ya se postulaba la relación existente entre la luz solar y las plantas

Sin embargo, los avances en el estudio y la comprensión de la fotosíntesis comenzaron a cobrar importancia gracias a los aportes de un conjunto sucesivo de científicos del siglo XVIII, XIX y XX. Por ejemplo, el primero en demostrar la generación de oxígeno en los vegetales fue el clérigo inglés Joseph Priestley (1732-1804) y el primero en formular la ecuación básica de este proceso natural fue el botánico alemán Ferdinand Sachs (1832-1897).

Más adelante, el bioquímico norteamericano Melvin Calvin (1911-1997), realizó otro enorme aporte, esclareciendo el ciclo de Calvin, lo que le valió el Premio Nobel de Química en 1961.

Si bien es un proceso natural, los científicos también han estado estudiando cómo podría usarse para ayudar a abordar la crisis climática, imitando los procesos fotosintéticos para generar combustibles limpios a partir de la luz solar y el agua, por ejemplo.

Zhang y sus colegas originalmente estaban tratando de entender por qué una molécula en forma de anillo llamada quinona es capaz de “robar” electrones de este proceso. Las quinonas son comunes en la naturaleza y pueden aceptar y ceder electrones fácilmente. Los investigadores utilizaron una técnica llamada espectroscopia de absorción transitoria ultrarrápida para estudiar cómo se comportan las quinonas en las cianobacterias fotosintéticas.

“Nadie había estudiado adecuadamente cómo interactúa esta molécula con la maquinaria fotosintética en un punto tan temprano de la fotosíntesis: pensamos que solo estábamos usando una nueva técnica para confirmar lo que ya sabíamos”, dijo Zhang. “En cambio, encontramos un camino completamente nuevo y abrimos un poco más la caja negra de este preciado proceso”.