Las plantas que viven en la tierra, como la espinaca, crecen utilizando la luz solar para realizar la fotosíntesis. ¿Cómo, entonces, hacen la fotosíntesis las algas en las profundidades del mar, un ambiente donde solo les llega un poco de luz?
por la Universidad Metropolitana de Osaka
Las plantas terrestres absorben principalmente la luz roja y azul del sol y la utilizan para la fotosíntesis. Sin embargo, solo una débil luz azul verdosa llega al fondo del océano . Por lo tanto, las macroalgas que crecen en el océano han desarrollado una proteína, la llamada antena fotosintética, que utiliza de manera eficiente esta luz azul-verde.
La antena fotosintética de las macroalgas marinas es muy similar a la de las plantas terrestres pero difiere en la estructura de los pigmentos que se le unen. Las plantas terrestres tienen dos tipos de pigmentos unidos a sus antenas fotosintéticas, a saber, los carotenoides y las clorofilas.
En la macroalga verde marina Codium frágil, los principales carotenoides se sustituyen por sifonaxantina, mientras que algunas moléculas de clorofila a se sustituyen por moléculas de clorofila b. Se sabe que la sifonaxantina y la clorofila b contribuyen a una mayor absorción de la luz verde y la luz azul-verde, respectivamente, pero el mecanismo aún no se ha entendido por completo.
En respuesta a esta brecha, un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Ritsuko Fujii, del Centro de Investigación de Fotosíntesis Artificial (ReCAP) de la Universidad Metropolitana de Osaka, y el estudiante graduado Soichiro Seki, de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de la Ciudad de Osaka, utilizó electrones criogénicos . microscopía para investigar las estructuras y los entornos de unión de los pigmentos unidos a la antena fotosintética de C. frágil.
Los resultados permiten dilucidar el mecanismo molecular por el cual la luz verde azulada, la única luz disponible en las profundidades del mar, se utiliza de manera eficiente para la fotosíntesis. Sus hallazgos se publicaron en BBA Advances el 11 de noviembre de 2022.
El análisis de alta resolución mediante microscopía electrónica criogénica mostró que la sifonaxantina en C. frágil está muy distorsionada y forma enlaces de hidrógeno con la proteína circundante en dos lugares. Esta característica estructural se considera un factor clave en la capacidad de la sifonaxantina para absorber la luz verde.
Además, los investigadores detectaron con éxito la diferencia entre la clorofila a y la clorofila b, y aclararon varios sitios de sustitución de moléculas de clorofila. Cuando ocurre la sustitución, la región adyacente de los grupos de clorofila b se ensancha, lo que permite una mejor absorción de la luz azul-verde. En otras palabras, el equipo pudo obtener información sobre las coordenadas de los pigmentos, lo que contribuyó a comprender mejor el mecanismo de una fotosíntesis más eficiente.
“Creo que aumentar la utilización de la fotosíntesis simplemente cambiando la estructura del pigmento sería una estrategia rentable”, explicó el profesor Fujii. “Aprender tales estrategias de supervivencia de los organismos conduciría a un mejor uso de la luz solar y al desarrollo de fuentes de energía renovables para los seres humanos”.
Más información: Soichiro Seki et al, Información estructural sobre la utilización de la luz verde azulada por el complejo de recolección de luz de algas verdes marinas II a 2,78 Å, BBA Advances (2022). DOI: 10.1016/j.bbadva.2022.100064
