La insólita forma de encontrar nuevos modos de generar energía renovable: hackear la fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas, las algas y algunas bacterias convierten la luz solar en energía. Y a pesar de que la es uno de los procesos más conocidos y estudiados de la Tierra, un equipo de físicos, químicos y biólogos ha descubierto que todavía tiene secretos por contar.

Hablamos de un grupo liderado por la Universidad de Cambridge y en el que también se encuentran miembros de otros estamentos británicos y europeos. La clave de sus hallazgos se encuentra en el uso de técnicas espectroscópicas ultrarrápidas para estudiar el movimiento de la energía.

«Podríamos aplicar este conocimiento para desarrollar tecnologías que conviertan la luz solar en combustibles renovables»

Estas han permitido demostrar que los químicos pueden extraer electrones de las estructuras moleculares responsables de la fotosíntesis en las etapas iniciales, en lugar de mucho más tarde, como se pensaba anteriormente.

Según afirman los autores de la investigación cuyos resultados han sido publicados en la revista Nature, esta 'reconexión' de la fotosíntesis podría mejorar la forma en que trata el exceso de energía y crear formas nuevas y más eficientes de usar su poder.

La fotosíntesis como herramienta para abordar la crisis climática

La doctora Jenny Zhang del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, quien coordinó la investigación, comentó que «no sabíamos tanto sobre la fotosíntesis como pensábamos, y la nueva vía de transferencia de electrones que encontramos aquí es completamente sorprendente».

Si bien la fotosíntesis 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.

Los investigadores descubrieron que la molécula en forma de anillo llamada quinona es capaz de «robar» electrones de la fotosíntesis. 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.

Zhang y sus colegas estaban tratando de entender por qué las quinonas pueden 'robar' electrones de la fotosíntesis. Utilizando la espectroscopía ultrarrápida, observaron que el andamio de proteínas donde tienen lugar las reacciones químicas iniciales de la fotosíntesis tiene fugas, lo que permite que escapen los electrones.

Esta fuga podría ayudar a las plantas a protegerse del daño causado por la luz brillante o que cambia rápidamente. La capacidad de regular la fotosíntesis podría significar que los cultivos podrían tolerar mejor la luz solar intensa.

«Dado que los electrones de la fotosíntesis se dispersan por todo el sistema, eso significa que podemos acceder a ellos», afirma la coautora, la doctora Laura Wey. «El hecho de que no supiéramos que existía este camino es emocionante porque podríamos aprovecharlo para mejorar la eficiencia de la fotosíntesis en las plantas o incluso crear sistemas artificiales que imiten la fotosíntesis».

Buscando energías alternativas

Los investigadores también creen que comprender mejor este proceso podría tener implicaciones en la búsqueda de fuentes de energía alternativas.

«La fotosíntesis es uno de los procesos más importantes en la Tierra porque es responsable de la producción de alimentos y oxígeno, y también es una de las formas más eficientes de convertir la energía solar en energía química», explica el doctor Johnjoe McFadden, coautor del estudio.

«Si podemos comprender cómo funciona la fotosíntesis en un nivel molecular, podríamos aplicar ese conocimiento para desarrollar tecnologías que conviertan la luz solar en combustibles renovables», argumenta.

El descubrimiento de un camino alternativo para la transferencia de electrones en la fotosíntesis es emocionante, tanto desde una perspectiva fundamental de la biología como en términos de su potencial aplicación práctica en la mejora de la eficiencia de la fotosíntesis y la búsqueda de fuentes de energía renovable.

Fuente: Cambridge UniversityFotos: Cambridge University