Está muy bien establecido que los organismos fotosintéticos usan luz roja visible para realizar el proceso de fotosíntesis. El pigmento verde, clorofila-a, se usa para recolectar luz roja y usar su energía para hacer bioquímicos y oxígeno necesarios.

La clorofila-a se encuentra en casi todos los organismos fotosintéticos, por lo que se asumió que establece un límite de energía para la fotosíntesis. Esto se ha denominado el “límite rojo” y se pensó que significaba la cantidad mínima de energía requerida para el proceso de fotosíntesis.

Pero, de acuerdo a los resultados de una reciente investigación dirigida por el Imperial College de Londres, nuestra comprensión del mecanismo básico de la fotosíntesis es más reducida de lo que imaginamos.

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El descubrimiento de que existe un grupo de fotosintetizadores que no necesitan luz roja visible para realizar el proceso de fotosíntesis, sacude nuestro entendimiento, ya que esto se pensó era imposible, ya que la luz por debajo de estas longitudes de onda contiene muy poca energía.

Las cianobacterias, uno de los grupos de bacterias más grandes en la Tierra, existen desde hace más de 2.500 millones de años, prosperando en algunos de los entornos más duros: la Antártida, el desierto de Mojave, las aguas termales del Parque Nacional de Yellowstone e incluso en las profundidades de los océanos.

Fueron las variedades que hicieron su hogar en la oscuridad lo que más intrigó al equipo de investigadores ya que están inherentemente bien equipadas para lidiar con la falta de luz solar. Eso hizo que el equipo orientara sus esfuerzos en tratar de entender qué hace que las cianobacterias puedan realizar la fotosíntesis en condiciones de poca luz.

Los investigadores encontraron que cuando algunas cianobacterias crecen bajo luz cercana al infrarrojo, los sistemas estándar que contienen clorofila-a se cierran y diferentes sistemas que contienen un tipo diferente de clorofila, llamada clorofila-f, toman el control.

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Colonia de cianobacterias donde el color magenta representa la fotosíntesis impulsada por la clorofila-a y el amarillo, la inducida por clorofila-f.

El nuevo estudio muestra que la clorofila-f juega un papel clave en la fotosíntesis en condiciones de sombra, utilizando luz infrarroja de baja energía para realizar el complejo proceso químico, un tipo de fotosíntesis  que va más allá del límite rojo.

EL investigador Bill Rutherford, del Departamento de Ciencias de la Vida del Imperial College de Londres y coautor del estudio, comentó:

“Esta nueva forma de fotosíntesis nos hizo repensar lo que asumimos que era posible. Cambia la forma en que entendemos los eventos clave en el corazón de la fotosíntesis estándar, lo que sienta un fundamento para reescribir los libros de texto.”

La fotosíntesis basada en clorofila-f reportada en esta investigación, representa un nuevo tipo de fotosíntesis que está muy extendida. Sin embargo, sólo se usa en condiciones sombreadas ricas en infrarrojos especiales; en condiciones de luz normales, se usa la forma estándar de fotosíntesis.

En lo que se refiere a las consecuencias de este descubrimiento, los investigadores piensan que podría ayudar a diseñar cultivos más eficientes que puedan usar un rango más amplio de luz.

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Otra implicación interesante es que podría reducir nuestro estándar, por así decirlo, para buscar vida en otros planetas. Hasta ahora, el límite rojo se usa en astrobiología para determinar si podría haber evolucionado vida compleja en otros sistemas solares.

Y en una visión mucho más amplia, este tipo de fotosíntesis podría teóricamente ser aprovechada más allá de nuestro planeta, por ejemplo, para crear aire que los humanos puedan respirar en Marte.

Tal como lo expresara el investigador Elmars Kraus, coautor del estudio:

Los organismos adaptados a la luz baja, como las cianobacterias que hemos estado estudiando, pueden crecer debajo de las rocas y potencialmente sobrevivir a las duras condiciones en el planeta rojo.

Referencia: Photochemistry beyond the red limit in chlorophyll f–containing photosystem. Science, 2018. https://doi.org/10.1126/science.aar8313

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