La luz es la base de casi toda la vida en la Tierra. Usando la energ\u00eda del sol, las plantas, las algas y algunas bacterias crean mol\u00e9culas de az\u00facar complejas que sirven como base para la mayor\u00eda de las cadenas alimenticias de la naturaleza. Pero partes de esta reacci\u00f3n qu\u00edmica que alimenta al mundo han permanecido como un misterio, hasta ahora. Por primera vez, los investigadores han observado los comienzos de la fotos\u00edntesis, comenzando con un solo fot\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
“Se ha realizado una gran cantidad de trabajo, te\u00f3rico y experimental, en todo el mundo tratando de comprender qu\u00e9 sucede despu\u00e9s de que se absorbe el fot\u00f3n. Pero nos dimos cuenta de que nadie estaba hablando del primer paso”, dijo Graham Fleming, qu\u00edmico de la Universidad de California en Berkeley (UC Berkeley) y coautor de la nueva investigaci\u00f3n, en un comunicado. Fleming y su equipo describieron el proceso en un estudio publicado el 14 de junio en la revista Nature<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Cuando la luz golpea el cloroplasto de una planta, la f\u00e1brica de az\u00facar del mundo de los org\u00e1nulos, absorbe la energ\u00eda de los fotones entrantes y la usa para convertir el di\u00f3xido de carbono y el agua en glucosa y ox\u00edgeno, gracias a un pigmento llamado clorofila. Los cient\u00edficos conocen este proceso desde al menos finales de 1700, pero ha llevado mucho m\u00e1s tiempo desentra\u00f1ar los detalles granulares. Un par de cient\u00edficos franceses aislaron la clorofila por primera vez a principios del siglo XIX y, a finales de siglo, el bot\u00e1nico Theodor Wilhelm Engelmann hab\u00eda descubierto su papel en la absorci\u00f3n de la luz solar, seg\u00fan un art\u00edculo de 2019 publicado en Annals of Botany<\/a>. Los investigadores avanzaron m\u00e1s en la determinaci\u00f3n de la bioqu\u00edmica de la fotos\u00edntesis a lo largo del siglo XX y descubrieron, por ejemplo, que los electrones excitados ayudan a transferir energ\u00eda a trav\u00e9s de los cloroplastos.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n se dieron cuenta de que los cloroplastos deben ser muy sensibles a la luz; despu\u00e9s de todo, las plantas pueden realizar la fotos\u00edntesis en condiciones de sombra y los fotones en un rayo de sol son relativamente difusos. Los cient\u00edficos plantearon la hip\u00f3tesis de que solo se necesita una peque\u00f1a cantidad de fotones para iniciar el proceso. Sin embargo, nadie hab\u00eda observado con \u00e9xito ese primer paso crucial.<\/p>\n\n\n\n En el nuevo estudio, los investigadores observaron las bacterias fotosint\u00e9ticas moradas, que comparten un ancestro antiguo con las plantas y algas modernas. Establecieron una fuente de fotones que escupe solo dos fotones a la vez. Durante cada prueba, el primer fot\u00f3n disparado fue absorbido por un detector ultrasensible, mientras que el otro golpe\u00f3 el equivalente bacteriano de un cloroplasto. Efectivamente, cuando el segundo fot\u00f3n dio en el blanco, se puso en marcha la fotos\u00edntesis.<\/p>\n\n\n\n Los investigadores realizaron esta prueba m\u00e1s de 1,5 millones de veces para asegurarse de que el segundo fot\u00f3n, en lugar de una fuerza externa, estaba desencadenando la reacci\u00f3n qu\u00edmica. Esto confirm\u00f3 que solo un fot\u00f3n era suficiente para desencadenar la fotos\u00edntesis.<\/p>\n\n\n\n “Este experimento ha demostrado que en realidad se pueden hacer cosas con fotones individuales. As\u00ed que ese es un punto muy, muy importante”, dijo en un comunicado Birgitta Whaley, f\u00edsica qu\u00edmica de la UC Berkeley y coautora del estudio.<\/p>\n\n\n\n