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Antenas fotosintéticas con

American Association for the Advancement of Science

Silenciando sus redes de antenas fotosintéticas "ruidosas" y sintonizándolas con sus entornos, los organismos alimentados por energía solar alcanzan una recolección de energía de luz notablemente eficiente, según un informe de teoría de redes. Se necesita un nuevo enfoque para investigar la cuestión de cómo se organiza de manera tan eficiente la producción de energía de los organismos fotosintéticos, identificando un concepto universal que subyace a esta impresionante capacidad que podría usarse para mejorar el diseño de futuras tecnologías solares. En un artículo de Perspective relacionado, Christopher Duffy escribe: "El hallazgo [...] es importante porque sugiere que la fuerza impulsora evolutiva tras el desarrollo de antenas fotosintéticas no es la maximización de la eficiencia sino la cancelación del ruido". Durante la fotosíntesis, los fotones del sol son absorbidos por una red de antenas de captación de energía luminosa y se transfieren en forma de excitaciones eléctricas a los centros de reacción, donde se convierten en energía química que plantas y otros organismos fotosintéticos utilizan para dar energía a su metabolismo. Los complejos de antenas de captación de luz, un conjunto modular de varias moléculas de proteínas y pigmentos absorbentes de la luz, son notablemente efectivos: pueden lograr una eficiencia cuántica casi perfecta, convirtiendo cada fotón absorbido en un electrón químicamente utilizable a pesar de unas condiciones de iluminación cambiantes y de la compleja fisiología. Si bien la recolección de luz varía en forma y función a lo largo del espectro de la vida fotosintética, se desconoce si un conjunto común de principios de "diseño" subyace a estos eficaces sistemas. Trevor Arp y sus colegas aplicaron un modelo de teoría de redes para revelar los más básicos requisitos necesarios para una óptima recolección de luz en tres nichos fotosintéticos distintos: a pleno sol, bajo un dosel de hojas y bajo el agua. Arp et al. descubrieron que, al usar dos pigmentos que absorben longitudes de onda de luz ligeramente diferentes en un estrecho intervalo del espectro, los organismos fotosintéticos en diferentes ambientes mitigan los cambios repentinos en la energía solar y minimizan el potencial de fluctuaciones de energía o "ruido" en el producto de las antenas de recolección. Los resultados muestran cómo las antenas de captación de luz se pueden ajustar evolutivamente para obtener la máxima conversión de potencia. También constituyen una base para explicar la variación en la dependencia de la longitud de onda observada entre algunos organismos fotosintéticos.

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