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Domingo , 24.06.2018 / 17:45 Hoy

La ciencia por gusto

Arqueología de la fotosíntesis

Martín Bonfil Olivera

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Es un lugar común comparar la labor de los investigadores científicos con la de un detective, pero es útil, pues ambos oficios buscan solucionar enigmas.

Y uno de los enigmas más antiguos en biología, aparte de la aparición de la vida, es cómo pudo surgir el proceso que permite a los organismos tomar la energía del Sol para, transformándola en química, fabricar los compuestos orgánicos que dan sustento a prácticamente todos los ecosistemas terrestres.

Es bien sabido que el proceso bioquímico que hace esto posible es la fotosíntesis: las plantas toman dióxido de carbono y agua de la atmósfera y, con ayuda de los fotones que captura el pigmento llamado clorofila, los transforman en carbohidratos. Como producto secundario, se produce oxígeno que se libera a la atmósfera.

Lo que es menos sabido es que no solo las plantas realizan la fotosíntesis: también lo hacen muchos tipos de microorganismos como algas y bacterias. La fotosíntesis en todos ellos se basa en ciertas proteínas llamadas “centros de reacción” o “fotosistemas” (que contienen la clorofila) y muchas otras moléculas. Cuando un fotón solar es absorbido por éstos, excita un electrón del pigmento, que puede entonces moverse a otra molécula, y luego a otra en una cadena dentro del centro de reacción, liberando energía en cada paso. En algunos de estos procedimientos la energía se utiliza para llevar a cabo reacciones químicas que, en última instancia, llevarán a producir los compuestos necesarios para captar el dióxido de carbono, romper la molécula de agua, combinarlos y fabricar así carbohidratos.

¿Cómo surgió un proceso tan complejo y eficiente? Durante décadas, los biólogos moleculares han intentado descubrirlo a través de los estudios de evolución molecular, que se basa en comparar la estructuras de proteínas (o las secuencias de información contenida en los ácidos nucleicos, que determinan cómo se fabrican las proteínas) de distintos organismos, para tratar de hallar las relaciones evolutivas entre éstos y poder reconstruir así su historia.

Pues bien: en julio pasado un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona publicó en la revista Science el análisis detallado, usando la técnica de cristalografía de rayos X, de la estructura molecular de centro fotosintético de reacción de Heliobacterium modesticaldum, la bacteria fotosintética más simple conocida.

Hallaron un sistema fotosintético extremadamente simple, formado por dos subunidades idénticas: muy diferente de lo que existe en especies más modernas, que tienen subunidades distintas (son “asimétricos). Además, la heliobacteria no puede usar dióxido de carbono como materia prima, y no solo no produce oxígeno (muchos otros tipos de fotosíntesis tampoco lo hacen), sino que el oxígeno es mortal para ella (lo que dificultó mucho cultivarla para poder realizar los estudios).

En resumen, el centro de reacción de esta bacteria es un fósil molecular que es lo más parecido que tenemos a lo que tuvo el primer organismo fotosintético que surgió en el planeta hace unos 3 mil millones de años.

Pero los detectives moleculares no están satisfechos: seguirán investigando hasta descubrir más pistas que permitan reconstruir el árbol genealógico de la fotosíntesis y resolver así el misterio que los inquieta.

mbonfil@unam.mx

Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM

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