Un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka y sus colaboradores ha revelado una adaptación notable en las algas marinas verdes que les permite prosperar incluso bajo luz solar intensa. Este descubrimiento destaca que el pigmento sifonina es un protector crucial en el proceso de fotosíntesis, lo que permite a las algas marinas utilizar la energía de manera más eficiente.
La fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas y ciertos organismos convierten la luz solar en energía, se basa en estructuras complejas conocidas como complejos recolectores de luz (LHC). Un elemento central de este proceso es la clorofila, el pigmento verde que absorbe la luz, se excita y transfiere energía a los centros de reacción que impulsan las reacciones químicas. Sin embargo, el exceso de luz solar puede poner la clorofila en un peligroso estado de «triplete», lo que lleva a la producción de especies reactivas de oxígeno que amenazan la integridad celular.
Los investigadores, incluida la autora principal Ritsuko Fujii, profesora asociada de la Escuela de Graduados en Ciencias y el Centro de Investigación para la Fotosíntesis Artificial, enfatizaron que los organismos usan carotenoides para protegerse disipando el exceso de energía a través de un mecanismo llamado transferencia de energía triplete-triplete (TTET). Hasta ahora, no se conocía bien la acción específica de esta capacidad protectora.
Para aumentar este conocimiento, el equipo se centró en Codio vulnerableun tipo de alga verde marina equipada con su propio complejo de captación de luz, LHCII, junto con carotenoides raros, como la sifonina y la sifonaxantina. Estos pigmentos facilitan la absorción de luz verde en ambientes submarinos, crucial para su eficiencia fotosintética.
«Nuestra investigación ha demostrado que la eficacia del mecanismo de extinción está determinada por la velocidad y la eficiencia con la que se pueden neutralizar los estados tripletes», explica Alessandro Agostini, coautor e investigador de la Universidad de Padua.
Utilizando espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica (EPR), los investigadores compararon los estados excitados tripletes entre las espinacas y el frágil Codium. Mientras que las espinacas mostraron rastros residuales de estados tripletes de clorofila dañinos, Codium frágil eliminó por completo estas señales, lo que indica que los carotenoides neutralizaron efectivamente el exceso de energía.
Luego, los investigadores identificaron la sifonina como un pigmento esencial ubicado en una ubicación crítica dentro del complejo LHCII, demostrando su capacidad excepcional para disipar energía dañina a través de su estructura y ubicación molecular específicas. Esta adaptación no sólo permite que las algas sobrevivan en condiciones submarinas despejadas, sino que también demuestra una estrategia evolutiva para lidiar con la luz solar intensa.
Las implicaciones de este estudio se extienden más allá del mundo natural y podrían influir potencialmente en el desarrollo de tecnologías solares bioinspiradas capaces de autoprotegerse contra los daños causados por la luz. Como señaló Fujii, el objetivo es aclarar aún más cómo las características estructurales de los carotenoides pueden mejorar la eficiencia de extinción, allanando el camino para el diseño de pigmentos avanzados que optimicen los sistemas fotosintéticos.
Los hallazgos se han publicado en la revista Cell Reports Physical Science y marcan un importante paso adelante en la comprensión de la fotosíntesis y sus aplicaciones en tecnologías de energía renovable.
