Antenas de luz das bactérias verdes são desvendadas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/05/2009

Antenas telescópicas naturais são o grande segredo para a eficiência dos clorossomos das bactérias verdes captarem luz do Sol mesmo nas profundezas do oceano.
[Imagem: Swapna Ganapathy]

Uma equipe internacional de cientistas desvendou a estrutura da clorofila nos clorossomos das bactérias verdes. Clorossomos são as pequenas antenas que essas bactérias utilizam para captar a luz e gerar a energia de que precisam para viver.

Um clorossomo, uma verdadeira antena biológica, é uma estrutura alongada que pode conter até 250.000 moléculas de clorofila. Diversos grupos de pesquisadores ao redor do mundo estão tentando descobrir formas de imitar as plantas, as algas e as bactérias, gerando energia a partir de uma fotossíntese artificial.

Folhas artificiais

De acordo com o professor Huub de Groot, da Universidade de Leiden, na Holanda, que coordenou a pesquisa, estruturas sintéticas que imitem os clorossomos poderão ser utilizados no desenvolvimento de folhas artificiais, uma geração totalmente nova de células solares.

Como as bactérias verdes captam a energia solar com altíssima eficiência, transformando-a na energia química que necessitam em seu metabolismo, a reprodução sintética desse mecanismo poderá levar a formas muito eficientes para criar combustíveis líquidos ou eletricidade a partir da luz do Sol.

Nanotubos naturais

A estrutura da clorofila é uma combinação de nanotubos naturais concêntricos. O resultado é uma espécie de "mastro" telescópico extremamente robusto, que funciona como uma antena.

As moléculas de clorofila formam hélices ao longo dos mastros de nanotubos. Através delas, a energia dos fótons migra para as proteínas na membrana celular, onde acontece a conversão química.

A estrutura flexível dos clorossomos permite que o animal varie as dimensões de suas antenas de luz para se adequar a diferentes condições de iluminação. Quando a intensidade da luz é muito baixa, a antena se estende e as moléculas de clorofila assumem outros arranjos para se adequar à alteração nas dimensões de seu ponto de fixação.

O esquema é tão eficiente que permite que a bactérias verdes aproveitem a luz do Sol no fundo do mar, a até 100 metros de profundidade.

Alternativa para conversão solar

As plantas e algas também convertem a luz do Sol em energia química e já se conhecia o funcionamento de suas antenas coletoras de luz. Já os clorossomos são muito heterogêneos em sua composição molecular, o que impede sua análise com as ferramentas tradicionais de cristalografia de raios X. Os pesquisadores tiveram que inventar técnicas novas para desvendar sua estrutura.

Uma das razões pelas quais os clorossomos são uma alternativa mais interessante para uma nova geração de dispositivos de conversão solar é que eles têm uma composição mais simples e são extremamente eficientes, mesmo em condições de baixa luminosidade.

A bola agora vai para a nanotecnologia

Na fotossíntese natural, a quantidade de luz solar geralmente não é um fator limitador, mas as bactérias verdes vivem um ambiente onde é difícil falar em "intensidade" de luz, já que suas moléculas de clorofila podem receber apenas alguns poucos fótons por dia.

Elas conseguem isso graças ao empilhamento muito denso das suas moléculas de clorofila, com fortes ligações entre as moléculas. Esse arranjo permite combinar a energia captada pelas centenas de milhares de moléculas para gerar um fluxo elétrico suficiente para a conversão da energia química necessária à vida do animal.

Agora que desvendaram os segredos das antenas de luz das algas verdes, os cientistas vão se dedicar ao próximo passo da pesquisa: usar as ferramentas da nanotecnologia para criar materiais nanoestruturados que possam captar a luz e convertê-las em combustíveis químicos.

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