Científicos desarrollaron «cloroplastos sintéticos», capaces de imitar procesos fotosintéticos complejos y similares a los de la vida real, mediante la combinación de microfluidos y membranas fotosintéticas naturales de las plantas de espinacas.
El estudio, publicado en la revista Science, la creación de cloroplastos artificiales representa un gran avance en biología sintética y un hito crucial hacia la construcción de una célula sintética autosostenible, en opinión de los investigadores Nathaniel Gaut y Katarzyna Adamala, de la Universidad de Minesota.
La fotosíntesis es uno de los procesos más complejos que existe en la naturaleza, mediante el cual las plantas, algas y algunas bacterias utilizan la energía de la luz solar para sintetizar el carbono en los compuestos orgánicos necesarios para mantener la gran mayoría de la vida en la Tierra.
Cada año los organismos con capacidad fotosintética fijan el carbono en nuestro planeta, al convertir en carbohidratos más del 10% del dióxido de carbono (CO2) atmosférico, por lo que se trata de un fenómeno natural con un profundo impacto sobre la atmósfera y el clima terrestre.
Visto de este modo, muchos científicos han desarrollado investigaciones que apuntan a la capacidad de proporcionar el suministro casi ilimitado de luz para ofrecer energía anabólica a células vivas artificiales, a través de métodos similares a la fotosíntesis, lo que representa un desafío tecnológico ambicioso.
Fotosíntesis artificial en gotas
El equipo de investigación de la Sociedad Max Planck de Alemania, encabezado por Tobias Erb y Tarryn Miller del Instituto de Microbiología Terrestre en Marburgo, ha desarrollado una plataforma para la construcción de cloroplastos –estructuras donde tiene lugar la fotosíntesis– de manera artificial, a partir de la combinación de microfluidos y membranas tilacoides naturales de las plantas de espinacas. Los cloroplastos artificiales son capaces de unir y convertir el dióxido de carbono (gas de efecto invernadero) utilizando energía luminosa.
Naturalmente, la fotosíntesis se lleva a cabo en dos partes: La primera etapa se denomina lumínica, en ella, dentro de los cloroplastos de las plantas, se absorben longitudes de onda que descomponen las moléculas de agua (H2O) obtenidas del medio exterior. De esta etapa resultan iones hidrógeno (H+) y oxígeno (O2).
Mientras que, en la segunda fase, conocida por algunos como oscura, el CO2 que el vegetal incorpora del medio exterior se combina con los iones de hidrógeno (H+). En este proceso se usa energía y el producto resultante es la glucosa, un carbohidrato que almacena la energía necesaria para el crecimiento de las plantas.
CO2 y cambio climático
El estudio de la Sociedad Max Planck de Alemania integra partes biológicas naturales y artificiales para construir gotas microfluídicas del tamaño de una célula que imitan el cloroplasto y son capaces de desencadenar tareas biosintéticas complejas impulsadas por la luz, incluida la fijación de carbono.
Según sus creadores, estas nuevas estructuras pueden programarse para lograr procesos fotosintéticos mejorados o nuevos para la naturaleza, lo que implica abarcar desde la síntesis de pequeñas moléculas o medicamentos hasta sistemas biológicos artificiales para la muestra de carbono ambiental.
Se trata de una invención muy prometedora, que permite una tasa de unión del dióxido de carbono 100 veces más rápida que otros proyectos biológicos sintéticos, por lo que, además, constituye un avance en la lucha contra uno de los mayores desafíos de la humanidad: las concentraciones de CO2 en el planeta y el cambio climático.
Con información de Revista Science, Ecoticias, Europa Press, Noticias de la Ciencia y Fundación Aquae