Un análisis estructural de alta resolución realizado por bioquímicos RIKEN del fotosistema I, que contiene clorofila dy feofitina a, los pigmentos que absorben la luz que se encuentran en una bacteria marina, podría ayudar a los científicos a descubrir cómo sobrevive el microbio en las condiciones de luz de baja energía de las profundidades marinas.

En la fotosíntesis, plantas las algas y algunas bacterias aprovechan la energía de la luz solar para crear oxígeno y carbohidratos a partir del dióxido de carbono y el agua. Clorofila, el pigmento responsable de dar a las plantas su color verde, juega un papel importante en la absorción de la luz solar y convertirla en una forma útil de energía química.

Los científicos solían creer que el fotosistema I, el complejo proteico de membrana presente en todos los organismos aeróbicos, utilizó una forma de clorofila llamada clorofila a para la fotosíntesis. Pero eso cambió cuando se descubrió una cianobacteria marina en la década de 1990 que emplea una forma diferente de clorofila; Acaryochloris marina usa clorofila d para aprovechar las longitudes de onda de luz roja lejana, cuya energía se consideraba anteriormente demasiado baja para ser útil para organismos típicos.

"La forma en que A. marina utiliza la luz de baja energía para la fotosíntesis ha sido una pregunta de larga data, "señala Koji Yonekura, quien lidera el Grupo de Mecanismo Bioestructural en el Centro RIKEN SPring-8.

Ahora, Tasuku Hamaguchi, Keisuke Kawakami, Yonekura y sus colegas han aclarado esta cuestión al analizar la estructura del centro de reacción del fotosistema I, la parte de la clorofila que convierte la luz solar en una forma de energía química que puede ser utilizada por el resto de la maquinaria fotosintética, de la clorofila d en A. marina (Fig. 1). Se dieron cuenta de esto mediante el uso de microscopía crioelectrónica a una resolución más alta que la que se había aplicado antes para observar estos complejos de proteínas.

El análisis de los investigadores reveló que uno de los pigmentos captadores de luz es la feofitina a, un cloro libre de metales que se diferencia de otros centros de reacción de tipo I. Esta exquisita combinación de feofitina ay clorofila d ayuda a explicar algunas formas en que la cianobacteria puede aprovechar de manera eficiente la baja energía de la luz roja lejana para la fotosíntesis.

Los hallazgos del equipo podrían ayudarnos a comprender mejor cómo los organismos fotosintéticos pueden sobrevivir en entornos con poca luz. tanto aquí en la Tierra como potencialmente más allá. A. marina se encuentra en regiones del océano con muy poca luz, y es posible que exista vida más allá de la Tierra en entornos similares con poca luz.

Los investigadores se dieron cuenta de la resolución sin precedentes de este estudio mediante el uso de un microscopio electrónico criogénico que producía imágenes de alta resolución superiores con un haz de electrones altamente coherente.

El equipo tiene la intención de continuar su investigación de este misterioso organismo y su método para convertir la luz en energía química. También están aplicando la misma técnica para investigar otras macromoléculas biológicas. "Estamos realizando microscopía electrónica criogénica de una sola partícula de alta resolución de otros objetivos biológicamente importantes, "dice Yonekura.