¿Un nuevo tipo de clorofila?

Los investigadores pueden haber encontrado una nueva forma de clorofila, el pigmento que las plantas, algas y cianobacterias utilizan para obtener energía de la luz a través de la fotosíntesis. Los resultados preliminares publicados en Science, sugieren que la molécula recién descubierto, llamado clorofila f, tiene una composición química distinta en comparación con las cuatro formas conocidas de la clorofila y puede absorber más luz de la habitual del infrarrojo cercano en los pigmentos fotosintéticos. La clorofila f, que fue extraída de cultivos de cianobacterias y otros microorganismos oxigénicos, puede permitir que determinadas formas de vida fotosintéticas utilicen un espectro de longitudes de onda  mucho más amplio que sus competidores.

“Este es el desplazamiento al rojo más inusual que hemos encontrado en la naturaleza”, dice Chen Min, biólogo de la Universidad de Sydney en Australia y principal autor del estudio. “Eso significa que los organismos que tienen esta clorofila en su interior pueden ampliar su gama de fotosintéticos para aprovechar al máximo la energía solar.”

Algunas bacterias fotosintéticas son conocidas por usar luz infrarroja, pero, en contraste con  plantas y cianobacterias, estos microorganismos no producen oxígeno. En su lugar, dependen de la fotosíntesis anaeróbica. “Nadie pensó que organismos que dependieran del oxígeno fueran capaces de utilizar luz infrarroja, ya que el tipo de fotosíntesis que realmente produce el oxígeno, necesita utilizar mayor cantidad de energía de fotones de  luz visible”, dice Samuel Beale, biólogo molecular en la Universidad de Brown “Creo que lo que encontraron aquí es una nueva modificación de la clorofila que muestra la flexibilidad de los organismos fotosintéticos de utilizar la luz  que esté disponible.”

Robert Blankenship, experto en fotosíntesis de la Universidad Washington en St. Louis, está de acuerdo en que el descubrimiento es significativo. “Creo que este es un desarrollo muy importante y es el nuevo primer tipo de clorofila descubierta en un organismo oxigénico en sesenta años”

Otros investigadores son más cautos sobre los resultados. Lagarias John Clark, biólogo molecular de la Universidad de California, señala que la investigación anterior sugiere que algunas cianobacterias productoras de oxígeno pueden cosecha energía infrarroja utilizando clorofila d, una de los cuatro variedades conocidas de la clorofila, que también incluyen las clorofilas a, by c. “Es un descubrimiento interesante, y sí es cierto que ofrece un segundo ejemplo de un diferido de clorofila que contienen organismos”, dice. “No sabemos con seguridad que se utiliza para la fotosíntesis, pero sabemos que absorbe la luz y es probable que participen en el sistema fotosintético de alguna manera. Podría ser una demostración de que la clorofila existe en algo vivo.”

En julio de 2008, los colegas de Min recogieron muestras de estromatolitos, estructuras constituidas por capas de cianobacterias, carbonato de calcio y sedimentos de Hamelin Pool en Shark Bay, Australia Occidental, que se sabe que contiene algunos de los más diversos y más antiguos estromatolitos del mundo. Las cianobacterias y otros microorganismos pueden construir estromatolitos en aguas someras a medida que crecen, hasta poco a poco atrapar sedimentos y vincular la roca a manera de torres pequeñas y montículos. Chen colocó las muestras en un mortero y cultivó los microorganismos en placas de Petri bajo iluminación continua por LED en frecuencias de infrarrojos cercano. Finalmente, sólo los microorganismos como cianobacterias capaces de realizar la fotosíntesis utilizando la luz infrarroja sobrevivieron.

Chen utilizó disolventes para extraer las células vivas y los pigmentos de los cultivos y analizar sus propiedades con una variedad de técnicas de laboratorio. Los resultados colectivos sugieren que en las cianobacterias figura una nueva forma de clorofila, que puede absorber la luz  infrarroja hasta 706 nanómetros (nm) in vitro, con una fluorescencia de 722 nm. Chen propuso el nombre para la nueva clorofila de variante f. Una técnica llamada cromatografía líquida (HPLC), que separa las moléculas con base en las propiedades químicas (tanto si son hidrofóbicas o hidrofílicas), confirmó que la clorofila f era distinta de las cuatro variedades conocidas. La espectroscopia de resonancia magnética nuclear, que permite determinar la disposición de los átomos dentro de una estructura molecular, reafirmó el carácter distintivo del pigmento. Y la espectrometría de masa, que determina la masa atómica de una molécula, reveló que la clorofila f tenía masa idéntica a la clorofila b, lo que sugiere que podría ser unos de los otros isómeros. “Se puede imaginar una enzima que oxida evolucionado el mismo precursor de la clorofila b en esta nueva forma”, dice Lagarias.

Aunque los resultados de Chen indican el descubrimiento de una molécula que absorbe luz  diferente de las formas conocidas de clorofila, algunas inconvenientes complican la interpretación precisa de sus resultados. En primer lugar, los investigadores tuvieron dificultades para trabajar con cultivos de una sola especie, por lo que no está claro exactamente qué de que microorganismo viene la clorofila f. Del mismo modo, los investigadores realizaron cultivos que produjeran clorofila f pura no contaminada por otras formas de clorofila. Y una relación directa entre la clorofila f y la fotosíntesis requiere más investigación, que ya está en marcha. “Este estudio no demuestra que la clorofila f esté en el centro de reacción la fotosíntesis. Sin embargo, los resultados sugieren que la molécula es bastante abundante, por lo que probablemente juegue algún papel especializado” dice Lagarias.

Si las cianobacterias dependen de la clorofila f, entonces podrían realizar la fotosíntesis con luz que resulta inútil para la mayoría de sus vecinos, una ventaja significativa, sobre todo en comunidades densas y diversas de microorganismos fotosintéticos que compiten por la energía de la luz. “En un tapete microbiano, la luz infrarroja no puede ser absorbida por otros organismos”, dice Lagarias. “Las implicaciones de esto son que este organismo ocupa un nicho crítico y sobrevive a pesar de que hay miles de otros organismos a su alrededor.”

Blankenship también ve claras algunas utilidades en tecnología biológica: “Si esta clorofila podría ser colocada en una planta y funcionar adecuadamente, sería capaz de utilizar un poco de luz de energía adicional que hasta ahora la planta no podía usar. Esto tiene el potencial de aumentar la eficiencia de la fotosíntesis; antes de que el almacenamiento de energía pueda tener lugar, la luz tiene que ser absorbida. Cualquier longitudes de onda de luz que no se absorbe se ha perdido para siempre. Una planta típica absorbe la mayor parte de la luz solar en el espectro visible (400-700 nm), pero muy poco más allá de 700 nm, que marca la frontera entre la luz infrarroja . La energía de radiación solar se halla en un 50% alrededor de la región de luz visible. Forzando la absorción en longitudes de onda mayores, un 10 por ciento adicional % o menos de la radiación solar sería potencialmente utilizable. “

Autor: Ferris Jabr.

Enlace original: A new form of chlorophyll?