El hallazgo, publicado en Nature, demuestra cómo los organismos fotosintéticos convierten la energía de la luz en energía química para la vida
Un nuevo descubrimiento consolida la comprensión actual de la fotosíntesis y ayudará a responder preguntas sobre cómo funciona la vida en la más pequeña de las escalas, donde la física cuántica y la biología se encuentran.
El experimento novedoso ha comprobado que la fotosíntesis, proceso a través del cual los organismos fotosintéticos pueden convertir la energía de la luz en energía química para la vida,comienza con un solo fotón.
El descubrimiento ha revelado la dinámica cuántica de uno de los procesos más cruciales de la naturaleza gracias a un complejo elenco de pigmentos metálicos, proteínas, enzimas y coenzimas, donde convertir la energía de la luz en energía para la vida comienza con un único fotón.
Dado que todos los organismos fotosintéticos utilizan procesos similares y comparten un ancestro evolutivo, el equipo confía en que la fotosíntesis en plantas y algas funcione de la misma manera. "La naturaleza ha inventado un truco muy ingenioso", afirma Graham Fleming.
Graham Fleming junto a Birgitta Whaley son los autores del estudio y pertenecen a la Universidad de Berkeley en Estados Unidos, destaca Europa Press.
Basándose en la eficacia de la fotosíntesis para convertir la luz solar en moléculas ricas en energía, los científicos han supuesto durante mucho tiempo que bastaba un solo fotón para iniciar la reacción, en la que los fotones transmiten energía a los electrones que, a su vez, se intercambian con electrones de distintas moléculas, creando finalmente los ingredientes precursores para la producción de azúcares.
Dado que todos los organismos fotosintéticos utilizan procesos similares y comparten un ancestro evolutivo, el equipo confía en que la fotosíntesis en plantas y algas funcione de la misma manera. "La naturaleza ha inventado un truco muy ingenioso", afirma Graham Fleming.
Después de todo, el sol no proporciona tantos fotones –sólo mil fotones llegan a una molécula de clorofila por segundo en un día soleado– y, sin embargo, el proceso se produce de forma fiable en todo el planeta.
Sin embargo, "nadie había respaldado nunca esa suposición con una demostración", recuerda el primer autor Quanwei Li, investigador postdoctoral conjunto que desarrolla nuevas técnicas experimentales con luz cuántica en los grupos de Fleming y Whaley.
Como lo lograron
Los científicos instalaron una fuente de fotones que genera un único par de fotones mediante un proceso denominado conversión paramétrica descendente espontánea.
Luego con cada pulso, el primer fotón –"el heraldo"– se observaba con un detector de alta sensibilidad, que confirmaba que el segundo fotón estaba de camino a la muestra ensamblada de estructuras moleculares absorbentes de luz tomadas de bacterias fotosintéticas.
Para completar el proceso del experimento se instaló otro detector de fotones cerca de la muestra para medir el fotón de menor energía que emite la estructura fotosintética después de absorber el segundo fotón "anunciado" del par original.
