Descoberto novo tipo de fotossíntese - com importância na terra e no espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/06/2018

Colônia de células onde as diferentes cores representam a fotossíntese dirigida pela clorofila-a (magenta) e pela clorofila-f (amarelo).
[Imagem: Dennis Nuernberg]

Tecnologias agrícolas e espaciais

Uma equipe de biólogos de quatro países acaba de fazer uma descoberta inesperada: um novo tipo de fotossíntese, até agora desconhecido pelos cientistas.

A grande maioria da vida na Terra aproveita a parte vermelha da luz solar no processo de fotossíntese. O novo mecanismo usa uma faixa do espectro que não é visível ao olho humano: a luz infravermelha próxima.

O mecanismo foi detectado em uma ampla gama de cianobactérias (algas verde-azuladas) que comumente crescem em áreas sombreadas. E, como LEDs infravermelhos estão largamente disponíveis - eles são usados em controles remotos, por exemplo - a equipe já verificou que a fotossíntese na faixa do infravermelho próximo ocorre normalmente dentro de um armário escuro "iluminado" apenas com esses LEDs.

O impacto da descoberta vai além da compreensão básica de um fenômeno fundamental que ocorre nas plantas.

O efeito mais direto deverá ser na criação de novas tecnologias agrícolas, permitindo desenvolver culturas mais eficientes que tirem proveito dos comprimentos de onda mais longos da luz, e na criação de novos tipos de biorreatores para produção de químicos e combustíveis.

Mas haverá efeitos com um alcance bem maior, por exemplo, ampliando a forma como procuramos por vida alienígena em outros planetas e luas.

Fotossíntese além do limite vermelho

O tipo de fotossíntese padrão e quase universal usa o pigmento verde, conhecido como clorofila-a, tanto para coletar a luz quanto para usar sua energia para produzir compostos bioquímicos e oxigênio. O modo 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, os cientistas acreditavam que a energia da luz vermelha estabelecia o "limite vermelho" para a fotossíntese - isto é, a quantidade mínima de energia necessária para fazer a química que produz oxigênio.

Células artificiais com fotossíntese também prometem abrir novos caminhos tecnológicos.
[Imagem: Disease Biophysics Group/Harvard University]

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, a clorofila-f, assumem o controle.

Até agora acreditava-se que a clorofila-f apenas coletasse a luz. Dennis Nürnberg e seus colegas descobriram que não é assim, que a clorofila-f desempenha o 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 fotossíntese baseada em clorofila-f representa um terceiro tipo de fotossíntese que é largamente disseminada, disseram os pesquisadores. Contudo, ele é usado apenas em condições sombreadas ricas em infravermelho; em condições normais de iluminação, a forma padrão vermelha de fotossíntese é usada pelos mesmos organismos e plantas.

"A nova forma de fotossíntese nos fez repensar o que pensávamos ser possível. Isto também muda a forma como entendemos os principais eventos no coração da fotossíntese padrão. Esse é o tipo de coisa que muda os livros didáticos," disse o professor Bill Rutherford, do Imperial College de Londres.

Outra área de interesse é a chama biofotovoltaica, que promete células solares mais verdes.
[Imagem: University of Cambridge]

Agricultura e astrobiologia

Estes novos dados deverão ser úteis para pesquisadores que tentam projetar culturas para realizar uma fotossíntese mais eficiente usando uma gama maior de luz. O modo como as cianobactérias estudadas se protegem de danos causados por variações no brilho da luz pode ajudar os pesquisadores a fazer melhoramentos nas culturas, afirmou a equipe.

O limite vermelho também é usado em astrobiologia para avaliar se alguma forma de vida complexa pode ter evoluído em planetas em outros sistemas solares - e isso agora terá que mudar.

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