Fotosinteza ne-a schimbat literalmente lumea. Plantele care „mănâncă” lumina soarelui și „expiră” oxigen au transformat întreaga atmosferă a Pământului în cea pe care o respirăm acum, alimentând ecosistemele noastre cu energie.
Acum, cercetătorii au descoperit o specie de bacterii care ”mănâncă” lumină într-un mod pe care nu l-am văzut vreodată.
“Arhitectura complexului este foarte elegantă. O adevărată capodopera a naturii”, spune Michal Koblizek de la Institutul de Microbiologie al Academiei Cehe de Științe. „Nu are doar o bună stabilitate structurală, ci și o mare eficiență de recoltare a luminii.”
Deși există o mulțime de organisme fotosintetice, ceea ce se întâmplă în interiorul acestei bacterii din deșertul Gobi – Gemmatimonas phototrophica – este unic.
La un moment dat, de-a lungul istoriei bacteriei, aceasta a împrumutat o întreagă suită de gene legate de fotosinteză dintr-o protobacterie mai veche – un filum complet diferit de bacterii.
Acest lucru arată puterea abilităților orizontale de transfer de gene ale bacteriilor (cunoscute pentru răspândirea cu ușurință a rezistenței la antibiotice), permițând unui tip complet diferit de organism să obțină puteri de transformare a razelor solare.
Acest complex de molecule, extrem de stabil, care captează lumina soarelui, are un centru de reacție central, un inel interior de captare a luminii solare văzut anterior la alte bacterii și un nou tip de inel exterior.
Împreună, aceste trei componente îl fac mai mare decât complexele de fotosinteză descrise anterior.
Inelele exterioare smulg, la lumina soarelui, inelul suplimentar adăugând benzi de absorbție de 800 și 816 nm la absorbția de 868 nm a inelului interior. Apoi își direcționează fotonii capturați în jos spre centrul de reacție unde se găsesc cromoforii, precum pigmenții verzi de clorofilă din plante.
Aici are loc fotosinteza. Lumina solară captată îi excită pe cromofori să-și transfere electronii de-a lungul unei căi care induce atomii din apă într-o serie de reacții folosind dioxid de carbon pentru a produce zaharuri.
Bucățile de lumină devin o parte din energia de legătură care leagă moleculele de zahăr împreună – aceleași pe care noi, animalele, le putem despărți apoi pentru a ne obține energia.
Centrul de reacție al lui G. phototrophica este similar cu cel găsit în proteobacterii și are aceiași cromofori ca cei observați în bacteriile purpurii care mănâncă lumina soarelui. Cu toate acestea, diferă de alte centre de reacție cunoscute printr-un aranjament unic de molecule stabilizatoare.
În timp ce această structură de fotosinteză ar necesita mai multă energie pentru a construi alte tipuri mai familiare, explică cercetătorii, „acest lucru ar putea fi compensat de stabilitatea sa extraordinară și robustețea complexului reprezintă probabil un avantaj evolutiv”.
„Acest studiu structural și funcțional are implicații interesante, deoarece arată că G. phototrophica și-a dezvoltat în mod independent propria arhitectură compactă, robustă și foarte eficientă pentru recoltarea și captarea energiei solare”, spune biologul structural de la Universitatea din Sheffield, Pu Qian.
Într-o zi, noi, la rândul nostru, s-ar putea, de asemenea, să furăm secretele străvechi ale fotosintezei lui G. phototrophica pentru a construi un viitor al biologiei sintetice alimentate cu energie solară.
