A partir de la luz del sol: ¿Bacterias productoras de energía?

En la naturaleza, el 50% de toda la energía fotosintética que se produce tiene lugar en bacterias que poseen mecanismos más simples que las plantas. Un científico de la UNL y el Conicet colaboran en un estudio internacional, para investigar el funcionamiento de esta importante fuente de energía.

Científicos de diferentes disciplinas investigan cómo funciona la maquinaria fotosintética más simple de la naturaleza: la de las bacterias. Algunos de estos microorganismos son capaces de aprovechar y transformar el 100% de la energía recibida del sol, por lo que hay un gran interés en comprender su funcionamiento. Su nivel de eficiencia es excepcional, sobre todo si se compara con el 20% de transformación de energía solar que logran, en promedio, los paneles fotovoltaicos disponibles actualmente.

Entender los procesos permitiría aprovechar sus mecanismos naturales o imitarlos en diseños sintéticos. En cualquier caso, para que esta energía pueda ser aprovechable, los expertos deben estudiar cómo tiene lugar la fotosíntesis en estos microorganismos.

“El mecanismo fotosintético de las bacterias es una proteína. Allí adentro está localizado todo el sistema donde se absorbe luz y se da el primer paso a producir energía. Las bacterias cargan eléctricamente su membrana, a diferencia de las plantas, que producen energía de otra forma. Si bien al final termina siendo lo mismo, las bacterias tienen una metodología más simple”, explicó el físico Rafael Calvo, docente e investigador de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y el Conicet. El científico trabajó junto con biólogos, físicos y químicos de la Universidad de California (EE.UU.) y el Instituto Max-Planck, en una línea interdisciplinaria, por más de diez años.

Fuente de energía

Si bien se trata de investigación básica que se propone entender y explicar, existen ya esfuerzos por aplicar estos conocimientos en desarrollos tecnológicos.

“Hay muchos grupos que están usando los conocimientos adquiridos en los estudios básicos del fenómeno fotosintético biológico, para imitar la fotosíntesis natural a través de fotosíntesis artificial. Lo que hacen es, de alguna manera, elegir moléculas específicas que tienen propiedades que las hacen útiles para eso. No han logrado aún el mismo resultado, pero se está progresando mucho en esa dirección”, contó Calvo.

Otra forma de encarar el tema es usar las bacterias mediante cultivos. Es decir, del mismo modo que es posible cultivar bacterias para producir medicamentos, sería posible cultivar bacterias para producir energía. “El tiempo dirá cuál camino es mejor, dependerá de cuánto se logre avanzar”, reflexionó el docente de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB UNL).

El trabajo

“Nuestro trabajo es una contribución orientada a entender mejor cómo esas bacterias logran una maquinaria fotosintética de tan alta calidad. Prácticamente es capaz de tomar la totalidad de la energía recibida, sin pérdida”, señaló el profesor.

La investigación desarrollada por Calvo es un aporte desde la física, a un problema de enfoque interdisciplinario. En particular, el investigador indagó sobre los caminos por donde circulan los electrones que son arrancados por la luz y que son responsables de la energía fotosintética que se produce en la membrana de la bacteria.

Los trabajos de laboratorio y experimentación se desarrollaron en la Universidad de California, mientras que los aspectos teóricos y análisis de datos se realizaron en la FCBC-UNL y el Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (Intec) dependiente de la UNL y el Conicet.

La hazaña de las bacterias

A pesar de que es común asociar inmediatamente la fotosíntesis con las plantas verdes, la realidad es que la mitad de la energía fotosintética en la naturaleza, es producida por bacterias. Estos microorganismos son los que más se han estudiado, realizándose así importantes avances en ese terreno, para lograr una mayor comprensión del fenómeno.

Los expertos prefieren también estudiar las bacterias, porque son más simples que las plantas que tienen estructuras mucho más complejas- demoran menos en crecer y facilitan la elaboración de muestras.

“La moraleja que uno saca al estudiar un tema así es cómo logra la naturaleza sus objetivos; en este caso, que la bacteria tuviera el máximo aprovechamiento de energía. Esto le permite tener la máxima posibilidad de supervivencia en este mundo: esto es la evolución. Es una muestra de lo que puede lograr la evolución en los seres vivos”, reflexionó Calvo.
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