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Aunque la luz es la base de casi toda la vida en la Tierra, partes de estas reacciones químicas siguen siendo un misterio. Por primera vez, los investigadores observaron realmente el comienzo de la fotosíntesis, comenzando con un solo fotón. Los detalles del estudio se publican en la revista. naturaleza.
¿Qué es la fotosíntesis?
La fotosíntesis es un proceso increíble por el cual las plantas, algas y algunas bacterias convertir la energía luminosa de nuestra estrella en energía química en forma de glucosa.
En primer lugar, los pigmentos de clorofila presentes en cloroplastos las células vegetales capturan fotones (partículas de luz). La energía de estos fotones se usa luego para impulsar una serie de reacciones químicas que ocurren en el tilacoides. Estas son estructuras de membrana ubicadas dentro de los cloroplastos. Entonces la energía de la luz se convierte en trifosfato de adenosina (o ATP), una molécula que almacena energía química. El proceso de fotosíntesis también produce nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido (o NADPH), una molécula que transfiere electrones y energía química.
Después de la producción de ATP y NADPH, se hace posible la fotosíntesis. convertir CO2 en glucosa. Esta glucosa se utiliza luego como fuente de energía. Recuerde también que el proceso también libera oxígeno en la atmósfera, que es necesaria para sustentar la vida en la Tierra.
Créditos: Dbsstuart/iStock
Los científicos conocen los contornos de este proceso desde al menos finales de 1700. Durante los dos siglos siguientes, surgieron detalles de este proceso increíblemente complejo a medida que continuaba el progreso tecnológico. Más tarde también se descubrió que los cloroplastos deben ser muy sensibles a la luz. Sabemos que las plantas pueden realizar la fotosíntesis en condiciones de sombra donde los fotones están relativamente dispersos. Por lo tanto, los científicos plantearon la hipótesis de que solo se necesita una pequeña cantidad de estos fotones para iniciar el proceso. Sin embargo, nadie observó este importante primer paso. Ahora está hecho.
Un fotón es suficiente
Como parte de este trabajo, un equipo de la Universidad de Berkeley, California, estudió bacterias fotosintéticas moradas, también conocidas como bacterias púrpuras no sulfurosas. A diferencia de las plantas y las cianobacterias, utilizan diferentes pigmentos llamados bacterioclorofilas para captar la luz y realizar la fotosíntesis. También sabemos que comparten un ancestro común con las plantas y algas modernas. Es por ello que los investigadores los eligieron como objeto de investigación.
Para su experimento, los geoquímicos instalaron una fuente de fotones capaz de emitir solo dos fotones a la vez. En cada prueba, el primer fotón emitido fue absorbido por un detector ultrasensible, mientras que el otro golpeó el equivalente al cloroplasto de una bacteria. Luego observaron que cuando el segundo fotón alcanza su objetivo, se desencadena el proceso de fotosíntesis. Los investigadores tienen Realizó esta prueba más de 1,5 millones de veces. para asegurarse de que la reacción química sea realmente provocada por este fotón y no por alguna fuerza externa.
Si sabemos que el Sol emite unas pocas decenas de fotones por nanómetro cuadrado por segundo, este estudio nos muestra que realmente no tienes solo se necesita un fotón para desencadenar la fotosíntesis.