Imágenes en alta resolución de la fotosíntesis podría revelar algunos secretos
Científicos en Estados Unidos han obtenido imágenes de alta resolución de la fotosíntesis que podrían revelar algunos de los misterios que aún guarda este proceso, según indica un estudio publicado hoy 21 de nov., por la revista Nature.
La investigación, desarrollada por el SLAC National Accelerator Laboratory de la Universidad de Stanford (California), recurrió a nuevos avances de la tecnología de rayos X para captar imágenes de alta resolución tomadas a la temperatura ambiente en la que ocurre la fotosíntesis en las plantas.
El estudio de estas imágenes de alta resolución podría contribuir al desarrollo de instrumentos capaces de recrear de manera artificial el proceso de la fotosíntesis y generar nuevos "combustible solares y fuentes de energía renovable", destacan los autores.
"El objetivo final es imitar lo que la fotosíntesis ha estado haciendo durante unos 3,000 millones de años. Esto ha sido un reto durante décadas", explicó en un comunicado Junko Yano, del "Lawrence Berkeley National Laboratory", que colabora con el SLAC y el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) en esta investigación.
Queremos obtener suficientes imágenes de este proceso para ver cómo se forma exactamente el oxígeno",
explicó Uwe Bergmann, uno de los autores del estudio en el SLAC.
Y es que la maquinaria responsable de la fotosíntesis, esencial para la vida en la Tierra, guardaba aún algunos secretos moleculares para la comunidad científica.
Hasta ahora, por ejemplo, se desconocía en detalle cómo el complejo de proteínas denominado "Fotosistema II" capta la energía de la luz del sol para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, un proceso con el que las plantas generan el oxígeno que respiramos.
Gracias a la nueva tecnología de rayos X, los expertos del SLAC han logrado captar ese proceso en instantáneas de alta resolución tomadas a la temperatura en la que ocurre de manera natural, a diferencia de estudios anteriores, que observaban la fase de reposo de la fotosíntesis a partir de muestras congeladas.
Los científicos tomaron imágenes de difracción usando los rápidos y brillantes pulsos de rayos X con el Acelerador Lineal de Fuente de Luz Coherente (LCLS, sus siglas en inglés), que emite un láser de rayos X sin electrones.
Eso les permitió analizar en condiciones naturales dos pasos clave de la fase fotosintética en la que se separa el agua en hidrógeno y oxígeno, lo supone un avance para entender cómo funciona este proceso.
La captación de instantáneas de alta resolución a temperatura ambiente y con iluminación "en tiempo real" es el instrumento que "necesitábamos para pillar a la molécula en pleno acto", dice en referencia al "Fotosistema II".
Estudios anteriores producían imágenes de alta resolución que, no obstante, presentaban daños por la exposición prolongada a la radiación de los rayos X.
Por contra, "los pulsos de láser ultrarápidos" emitidos por el LCLS permiten a los expertos obtener datos de cristalografía y espectroscopia antes de que se produzcan esos daños.
La belleza del LCLS radica en que los pulsos de láser son tan breves, pero tan intensos -de solo 40 femtosegundos de duración (1 femtosegundo es 1 millonésima de una billonésima parte de un segundo)- que se puede recopilar información antes de que se destruya la muestra",
agrega Jan Kern, del Berkeley Lab y del SLAC.