Todos los organismos vivos necesitan energía para sobrevivir. y esta energía proviene indirectamente del sol. Algunos organismos, como plantas, cianobacterias, y algas, son capaces de convertir directamente esta energía luminosa en energía química mediante un proceso llamado "fotosíntesis". Estos organismos fotosintéticos contienen estructuras especiales para mediar en la fotosíntesis, llamados "fotosistemas".

Hay dos fotosistemas que llevan a cabo reacciones de conversión de energía luminosa, cada uno de los cuales está compuesto por una serie de proteínas y pigmentos. Entre los pigmentos fotosintéticos, la clorofila es la más importante, que no solo captura la energía luminosa del sol sino que también participa en la "cadena de transferencia de electrones, "una vía molecular a través de la cual los fotones (de la luz solar) se convierten en electrones (que se utilizan como fuente de energía). Hay diferentes tipos de moléculas de clorofila, cada uno tiene una función específica que va desde absorber luz y convertirla en energía. Es más, cada molécula de clorofila absorbe luz en diferentes regiones. Recientemente, un nuevo tipo de clorofila llamado Chl F fue descubierto, pero detalles como dónde se encuentra exactamente y cómo funciona han sido un misterio hasta ahora.

En un nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo de investigadores dirigido por el profesor Tatsuya Tomo en la Universidad de Ciencias de Tokio, Japón, e incluyendo investigadores colaboradores de la Universidad de Okayama, Universidad de Tsukuba, Universidad de Kobe, y RIKEN, reveló nuevos detalles sobre la ubicación y las funciones de Chl F . Querían conocer mejor el complejo proceso de la fotosíntesis, ya que una comprensión profunda de este proceso podría tener varias aplicaciones futuras, como el desarrollo de células solares. Hablando del estudio, El profesor Tomo dice:"El curso inicial de la fotosíntesis comienza cuando el pigmento fotosintético unido a este complejo fotoquímico absorbe la luz. Analizamos la estructura de un complejo fotoquímico recién descubierto, fotosistema I con Chl F que tiene un máximo de absorción en el lado de menor energía de la luz (luz roja lejana). Es más, analizamos la función de Chl F . "

Lo que los científicos sabían hasta ahora era que Chl F está "desplazado al rojo lejano, "lo que significa que esta molécula absorbe la luz roja lejana del extremo inferior del espectro de luz. El profesor Tomo y su equipo querían profundizar más, y para esto estudiaron el alga en la que Chl F fue descubierto por primera vez. Mediante el uso de técnicas como la microscopía crioelectrónica, analizaron la estructura de alta resolución del fotosistema en esta alga en detalle y encontraron que Chl F se encuentra en la periferia del fotosistema I (uno de los dos tipos de fotosistemas) pero no está presente en la cadena de transferencia de electrones. También encontraron que la luz roja lejana provoca cambios estructurales en el fotosistema, que van acompañadas de la síntesis de Chl F en las algas, llevándolos a concluir que Chl F causa estos cambios estructurales en el fotosistema I. Esto fue emocionante, ya que este hallazgo es el primero en explicar cómo exactamente Chl F obras.

El profesor Tomo dice:"Nuestros hallazgos revelaron que la aparición de Chl F está bien correlacionado con la expresión de genes del fotosistema I inducida bajo luz roja lejana. Esto indica que Chl F funciona para captar la luz roja lejana y mejorar la transferencia de energía cuesta arriba. También encontramos que la secuencia de aminoácidos del fotosistema I fue alterada para acomodar la estructura de Chl F . "

Comprender las complejidades de la fotosíntesis tiene varias aplicaciones importantes. Por ejemplo, imitar el proceso de fotosíntesis en un sistema artificial es un método elegante para capturar energía solar y convertirla en electricidad. El profesor Tomo elabora, "Aproximadamente la mitad de la energía solar que cae sobre la tierra es luz visible, y la otra mitad es luz infrarroja. Nuestra investigación presenta un mecanismo que puede usar luz en el espectro de energía más bajo, que nunca se ha visto antes. Nuestros hallazgos muestran cómo mejorar la eficiencia de la transferencia de energía en la fotosíntesis y, por extensión, también proporcionan información importante sobre la fotosíntesis artificial ".