Novo tipo de fotossíntese, que usa outro tipo de luz, é descoberto

Por , em 15.06.2018

Um novo estudo conduzido por pesquisadores do Imperial College London (Reino Unido) mudou nossa compreensão do mecanismo básico da fotossíntese e deve reescrever os livros didáticos.

A grande maioria da vida na Terra usa luz vermelha visível para realizar o processo de fotossíntese, mas os cientistas descobriram um novo tipo de fotossíntese que usa luz infravermelha próxima.

Essa forma alternativa foi detectada em uma ampla gama de cianobactérias (algas verde-azuladas) quando crescem em luz infravermelha, como em condições sombreadas encontradas em Yellowstone nos EUA e em rochas de praia na Austrália.

Cianobactérias contendo clorofila-f (faixa verde) crescendo profundamente na rocha da praia Heron Island, na Austrália, vários milímetros abaixo da superfície

A descoberta também pode moldar a forma como procuramos por vida alienígena e fornecer insights sobre como podemos projetar culturas agrícolas mais eficientes que aproveitam os comprimentos de onda mais longos da luz.

Limite vermelho

O tipo de fotossíntese padrão e quase universal usa o pigmento verde, clorofila-a, tanto para coletar luz quanto para usar sua energia para produzir bioquímicos e oxigênio úteis. A maneira como a clorofila-a absorve a luz significa que apenas a energia da luz vermelha pode ser usada para a fotossíntese.

Como a clorofila-a está presente em todas as plantas, algas e cianobactérias que conhecemos, era de ampla aceitação que a energia da luz vermelha estabelecia uma espécie de “limite vermelho” para a fotossíntese, isto é, a quantidade mínima de energia necessária para fazer a química que produz oxigênio.

O limite vermelho é inclusive usado em astrobiologia para julgar se a vida complexa poderia ter evoluído em planetas em outros sistemas solares.

No entanto, quando algumas cianobactérias são cultivadas sob luz infravermelha, os sistemas padrão contendo clorofila-a são desativados e diferentes sistemas contendo um tipo diferente de clorofila, clorofila-f, assumem o controle.

Além do limite vermelho

Até agora, pensava-se que a clorofila-f apenas colhesse a luz. A nova pesquisa mostra que, em vez disso, a clorofila-f desempenha um papel fundamental na fotossíntese sob condições sombreadas, usando luz infravermelha de baixa energia para fazer a química complexa. Esta é a fotossíntese “além do limite vermelho”.

“A nova forma de fotossíntese nos fez repensar o que pensávamos ser possível. Também muda a forma como entendemos os principais eventos no coração da fotossíntese padrão”, disse um dos principais pesquisadores do estudo, Bill Rutherford, do Departamento de Ciências da Vida no Imperial College London.

No novo tipo de fotossíntese, mais detalhes puderam ser observados e muitas clorofilas denominadas “acessórias” foram vistas realmente realizando a etapa crucial da química. Isso indica que esse padrão pode valer para os outros tipos de fotossíntese, o que mudaria a visão de como funciona até mesmo a forma dominante de fotossíntese.

Categorização

Anteriormente, a cianobactéria Acaryochloris já era conhecida por fazer fotossíntese além do limite vermelho. No entanto, porque este tipo parecia ocorrer apenas nesta espécie, com um habitat muito específico, foi considerado uma “exceção”. A Acaryochloris vive debaixo de animais marinhos que passam a maior parte da vida anexados a superfícies como rochas e docas, e isso bloqueia a maior parte da luz que recebe, exceto pelo infravermelho próximo.

A fotossíntese baseada em clorofila-f relatada pelos pesquisadores neste estudo representa um terceiro tipo de fotossíntese que é bem mais difundido.

No entanto, é usado apenas em condições especiais sombreadas ricas em infravermelho; em condições normais de luz, a forma padrão de fotossíntese é usada.

Culturas mais eficientes

Até agora, os cientistas pensavam que os danos causados pela luz seriam mais severos além do limite vermelho, mas o novo estudo mostrou que não é um problema em ambientes estáveis e sombreados.

Isso muda a nossa compreensão dos requisitos de energia da fotossíntese, e pode ser útil para pesquisadores que tentam projetar culturas para realizar fotossíntese mais eficiente usando uma faixa mais ampla de luz.

Como essas cianobactérias se protegem de danos causados por variações no brilho da luz pode ajudar os cientistas a descobrir o que é possível projetar nas plantas cultivadas.

A descoberta foi publicada na prestigiada revista Science. [Phys]

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