Si las plantas no "ven", no sobreviven

Sábado, 27 de marzo de 2010

Si las plantas no "ven", no sobreviven

Los fitocromos, unos sensores que detectan la luz roja, ponen en marcha la fotosíntesis

Para germinar y desarrollarse, las plantas no sólo requieren agua, luz y nutrientes. Dependen estrechamente de un grupo de pigmentos sensores que captan la luz roja y la traducen en señales que dan cuenta a la planta del estado espacial y temporal del ambiente, información que utilizan para regular su ciclo de vida. Un grupo de argentinos demostró ahora que esos sensores, que actúan como fotorreceptores, son esenciales para la vida de la planta. El hallazgo se anticipó en la edición online de la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Así como nuestros ojos tienen células fotosensoras denominadas "conos", que nos permiten ver los distintos colores y adquirir información del entorno, las plantas poseen distintas familias de fotorreceptores que cumplen un papel similar.

Un equipo de investigadores liderado por el doctor Pablo Cerdán demostró que la presencia de un grupo de ellos es esencial para la vida de las plantas. Se trata de los "fitocromos", que perciben la luz roja y le informan a la planta, entre otras cosas, si es el momento indicado para germinar, florecer o acelerar el crecimiento, de acuerdo con las condiciones del ambiente.

Dado que la luz es la principal fuente de energía para las plantas, no sorprende que también sea su principal fuente de información, según destaca Cerdán, director del Laboratorio de Biología Molecular de Plantas del Instituto Leloir e investigador del Conicet.

Una "pariente" del repollo

El especialista explica que para llegar a esas conclusiones debieron crear plantas desprovistas de todos los fitocromos mediante ingeniería genética. "Lo primero que observamos fue que no germinaban pese a que eran expuestas a la luz", observa. No obstante, en el laboratorio hicieron germinar esas mismas semillas agregándole al medio de cultivo una hormona cuya síntesis depende de los fitocromos que no tenían. "Era evidente que no podían desarrollarse a pesar de que recibían la luz roja necesaria para efectuar la fotosíntesis. Esto demuestra claramente que, para que las plantas crezcan, no alcanza con que reciban luz. Deben poder «verla» a través de los fotorreceptores y, de ese modo, logran procesar y aprovechar la información", destacó Cerdán.

La investigación se efectuó con Arabidopsis thaliana , una planta de flores blancas emparentada con el repollo, que se emplea como organismo modelo. Fruto de varios años de estudio, el descubrimiento es el resultado de un trabajo en equipo en el que también intervinieron los doctores Jorge Casal y Marcelo Yanovsky, del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (Ifeva), de la Facultad de Agronomía de la UBA y del Conicet. Ambos especialistas inaugurarán en pocos días dos nuevos laboratorios en el Instituto Leloir, tras haber ganado un concurso abierto. En el hallazgo participaron, además, Bárbara Strasser y Maximiliano Sánchez.

Una primicia

Consultada sobre la relevancia de este hallazgo, la especialista en fotobiología Agustina Mazzella, del laboratorio de Biología Molecular de Plantas del Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular (Ingebi), afirmó que "es la primera vez que se logra obtener una planta que carece de fitocromos, una planta «ciega» a la luz roja".

Los procesos moleculares y genéticos que ocurren desde la detección de la luz hasta la puesta en marcha de las estructuras de la planta encargadas de realizar la fotosíntesis es bastante complejo. Otro trabajo, publicado también en la revista PNAS , en 2009, dirigido por Jorge Casal y el doctor Roberto Staneloni, director del Laboratorio de Biología Molecular y Vegetal del Instituto Leloir, ayudó a comprender el proceso.

Los investigadores identificaron una proteína denominada BLH1, que, al ser activada por los fitocromos, "enciende" un conjunto de genes que ponen en marcha las estructuras que llevan a cabo la fotosíntesis.

Dijo Mazzella: "Lo más interesante es que se identificó por primera vez una proteína capaz de modular la respuesta de las plantas cuando éstas emergen bajo la sombra de otras plantas". Jorge Casal confiesa que, a pesar de que trabaja en plantas desde hace muchos años, aún no dejan de sorprenderlo. "No esperábamos que, al hacerlas deficientes en fotorreceptores como para impedirles ver la información provista por la luz, éstas detendrían su desarrollo hasta morir, a pesar de recibir energía", afirmó Casal. Según los investigadores, conocer estas respuestas fisiológicas, a nivel genético, puede ayudar a optimizar el desarrollo de los cultivos.

Fuente:

La Nación (Argentina)

Un paso más hacia la fotosíntesis artificial

Martes, 23 de marzo de 2010

Un paso más hacia la fotosíntesis artificial

¿Qué es la fotosíntesis?

La mejor descripción (sin perder rigor, por supuesto) la encontramos en Perú Ecológico:



El proceso biológico más importante de la Tierra es la fotosíntesis de las plantas verdes. A partir de ésta se produce prácticamente toda la materia orgánica de nuestro planeta y se garantiza toda la alimentación de los seres vivos.

De este proceso químico y biológico dependen tres aspectos de suma importancia:

· Por la fotosíntesis las plantas verdes producen alimentos y materia orgánica para si mismas y para alimentar a los animales herbívoros, y éstos, a su vez, a los animales carnívoros.

· Se vuelve a utilizar el dióxido de carbono ICO,) producido por los animales y por los procesos de putrefacción o descomposición. De otra manera el CO, saturaría el planeta.

· Se restituye el oxigeno al aire y se hace posible la respiración.

Las plantas verdes poseen en su estructura celular orgánulos especiales denominados cloroplastos, que tienen la cualidad de llevar a cabo reacciones químicas conocidas como fotosíntesis, o sea, de realizar síntesis con ayuda de la luz solar.

La fotosíntesis consiste en los siguientes procesos:

· El dióxido de carbono (CO2 ) es absorbido por los estamos de las hojas, y junto con el agua (H2O), que es absorbida por las raíces, llegan a los cloroplastos, donde con ayuda de la energía de la luz se produce la glucosa (C6 H12 O6).

· Durante esta reacción se produce oxígeno (O2), que es emitido al aire o al agua y es utilizado para la respiración de otros seres vivos. la fórmula sencilla de la reacción química es la siguiente:

6 CO2 + 12 H2O + energía de la luz = C6 H12 06 + 6 O2 + 6 H2O

Esto significa que se usan 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2) más 12 moléculas de agua (H2O) más energía de la luz para producir una molécula de glucosa (C6 H12 O6) más 6 de oxígeno (O2) y quedan6moléculos de agua (H2O).

· A partir de la glucosa (C6 H12 O6) un azúcar muy común en las frutas, se producen la sacarosa, el almidón, la celulosa, la lignina o madera y otros compuestos, que son la base de los alimentos para las plantas mismas y para los herbívoros.

Mediante el proceso de la fotosíntesis la energía solar es acumulada en forma de compuestos químicos, que al ser consumidos por los seres vivos liberan esa energía y sirven para mantener los procesos vitales en las células (calor, movimiento, etc.).

De la fotosíntesis depende la alimentación de todos los seres vivos sobre la Tierra, incluido el hombre, en forma directa (herbívoros) o indirecta (carnívoros, carroñeros, detritívoros, etc.). Sin plantas verdes no sería posible la existencia ni de los animales ni de los seres humanos. Es más, las fuentes de energía orgánica (carbón, petróleo, gas natural y leña) no son otra cosa que energía solar acumulada y liberada en los procesos de combustión, mediante la cual se mueve en gran parte la sociedad moderna (vehículos, cocinas, fábricas, etc.).

Es por esto que el proceso final de combustión de estas fuentes de energía orgánica produce agua y dióxido de carbono. Cuando la combustión es imperfecta o los combustibles orgánicos contienen impurezas la combustión, como la de los motores, produce elementos contaminantes, que pueden afectar al ambiente y a la salud de las personas.

Un nuevo catalizador nos acerca un poco más hacia la meta de producir hidrógeno de manera barata a partir de la luz del sol sin la mediación caras células fotovoltaicas.

En presencia de luz, un sistema catalizador divide el agua. Fuente: Benjamin Yin.

Desde hace décadas se experimenta con catalizadores que permitan obtener hidrógeno a partir del agua y la luz del sol. El sistema sería muy sencillo, en presencia de luz solar el agua activada por un catalizador se dividiría, produciendo burbujas de hidrógeno y oxígeno que podrían ser utilizados como combustible o para producir electricidad. Por desgracia, pese a que algunos funcionan, no parece que sean muy eficientes o económicos. Sin embargo, con los actuales problemas de crisis energética y cambio climático, este tipo de tecnología ha recibido un nuevo impulso y empiezan a aparecer resultados nuevos y prometedores.

Uno de los resultados más recientes al respecto viene de una colaboración entre la Universidad Emory y el Instituto de Química Molecular de París. Han logrado desarrollar un nuevo catalizador de este tipo (o WOC en sus siglas en inglés) que permite la producción de oxígeno, y que sería más económico y rápido que otros desarrollados con anterioridad. El logro fue publicado en Science el pasado 11 de marzo. Algunos sistemas que se desarrollaron en el pasado permitían solamente la producción de hidrógeno, mientras que el oxígeno se combinaba con el catalizador destruyéndolo en el proceso, por lo que al cabo de un tiempo la producción de hidrógeno se detenía. Encima algunos de estos catalizadores estaban basados en elementos caros como el platino.

Para que un catalizar WOC sea viable necesita ser selectivo, estable y rápido. Además la homogeneidad también es deseable, ya que aumenta la eficacia y hace que el catalizador sea más fácil de estudiar y optimizar. El nuevo catalizador tiene todas estas cualidades y está basado en un elemento como el cobalto que no es muy escaso en la corteza terrestre. Potencialmente podría ayudar al desarrollo de la energía solar.

La idea de este tipo de catalizadores es imitar la fotosíntesis, que se produce de manera natural en las plantas, para producir combustibles de una manera limpia.

El próximo paso de este grupo de investigadores consistirá en la incorporación de este tipo de catalizador en un sistema de fotólisis de agua alimentado por energía solar. A largo plazo la meta es producir oxígeno e hidrógeno a partir del agua y cuya combinación en una célula de combustible produciría electricidad. El hidrógeno también podría ser utilizado como combustible en una máquina térmica o para la producción de otros combustibles. En el balance final no habría emisión de gases de efecto invernadero, obteniéndose otra vez agua como producto final.

Los desafíos técnicos principales para lograr un sistema de producción de energía de este tipo son el desarrollo de un colector de luz solar, un catalizador para producir oxígeno tipo WOC (como el recientemente conseguido) y un catalizador para producir hidrógeno. Los tres componentes necesitan ser mejorados, pero el catalizador tipo WOC es el más difícil de conseguir. El objetivo de estos investigadores era conseguir un catalizador WOC libre de estructura orgánica, debido a que los componentes orgánicos se combinan con el oxígeno y se autodestruyen en el proceso.
Las enzimas son catalizadores naturales, pero las enzimas naturales que forman parte del sistema fotosintético de las plantas son las menos estables de la Naturaleza y unas de las de más corta vida debido a que realizan la función más dura de todas.

Craig Hill, de la Universidad de Emory y participante en el proyecto, dice que han logrado duplicar este proceso natural mediante el copiado de las características esenciales de la fotosíntesis y usándolas en un sistema sintético libre de carbono. El WOC que han conseguido es mucho más estable que su correspondiente enzima natural.

Hasta ahora se han desarrollado unos 40 catalizadores de tipo WOC, pero todos ellos tenían serias limitaciones, como el contener componentes orgánicos que se oxidaban durante el proceso.
Hace dos años este mismo grupo de investigadores desarrollaron un catalizador homogéneo, rápido y libre de carbono pero que estaba basado en rutenio, que es un elemento escaso y caro. A partir de entonces han experimentos con cobalto, que es mucho más abundante (no tanto como creen los investigadores) y barato que el rutenio. Este nuevo catalizador ha demostrado incluso ser más rápido que el basado en rutenio.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3046

Fuentes y referencias:
Nota de prensa de Universidad de Emory.
Artículo original en Science (resumen).
Web sobre energía limpia en Universidad de Emory.

Tomado de:

Neo Fronteras

Punset: "El Poder del cerebro es brutal"

Domingo, 28 de febrero de 2010

Punset: "El Poder del cerebro es brutal"

Punset, fotografiado en el aula Miguel de Guzmán de la Facultad de Matemáticas de la Complutense de Madrid

Olvídese del dinero, las armas, la política... El verdadero poder está a su alcance: en su mente. Eduardo Punset ha dedicado los últimos años a investigar lo que pasa en nuestro cerebro y ha descubierto todo un universo en el que abundan las sorpresas... y las buenas noticias. Atrévase a descubrir todo lo que hay en su cabeza.

Abracadabrante, dice Punset, cuando los adjetivos empiezan a quedársele pequeños: alucinante, apasionante, increíble... no le bastan. No son suficientes para expresar su entusiasmo ante los avances científicos que ha descubierto mientras investigaba para escribir su libro El viaje al poder de la mente (ed. Destino), que sale a la venta el 14 de marzo.


Se suponía que iba a cerrar una trilogía: primero, la felicidad; luego, el amor; y, ahora, el poder. Pero, más que cerrar, lo que esta entrega plantea es una apertura a un nuevo mundo lleno de posibilidades. «En los próximos 25 años van a ocurrir cosas que van a revolucionar nuestra forma de ser –arranca Punset–. Para empezar, después de tres mil millones de años, vamos a dejar de ser depredadores, es decir, no vamos a necesitar comernos a otros para sobrevivir, como sucede ahora.» Gran noticia, sin duda. ¿Y de qué vamos a vivir? «¡De la luz del Sol! Ya hay un animal, una babosa marina, llamada Elysia chlorotica, que es la primera planta-animal: supo extraer el gen adecuado a partir de las algas que ingería para hacer ella misma la fotosíntesis y vivir del Sol. Lo increíble es que, hace dos mil millones de años, cuando estaba a punto de producirse la mayor extinción masiva que ha habido en el planeta, las cianobacterias ya descubrieron eso para sobrevivir: aprendieron a hacer la fotosíntesis. ¡Los microbios descubrieron algo que nosotros hemos aprendido 2.300 millones de años después!» Vale, pero eso –que los humanos vivamos haciendo la fotosíntesis– no va a pasar en 25 años, conviene reconvenirle. «Sí va a pasar. O en poco más. Ya lo verá: los leones dejarán de perseguir a los ciervos [ríe].» Viendo su convicción y leyendo la investigación en la que se sostienen sus afirmaciones, la verdad es que dan ganas de adentrarse en la ciencia ficción, pero hoy estamos aquí para hablar de algo más cercano, en el tiempo y en el espacio: nuestra mente.


XLSemanal. Pensábamos que, al abordar el poder, iba a hablar de por qué nos gusta tanto mandar y, sin embargo, ha optado por centrarse en el poder de la mente.
Eduardo Punset. Es que nunca me interesó el poder de Zapatero. El de los gobiernos o los banqueros no es el poder de verdad. Bin Laden no tiene poder porque tenga dinero. Hay muchos con mucho más dinero que él. Tiene el poder de controlar la mente de mucha gente. Y es curioso que el poder del cerebro sea tan determinante cuando, en el fondo, está basado en cosas muy poco consistentes: en unos mensajes que le llegan a través de unos sentidos mediocres. Por ejemplo, sólo ve una parte pequeña del espectro luminoso, oye fatal y ya no hablemos del gusto... nuestros sentidos son un mero apaño evolutivo. Es apasionante descubrir cómo, a pesar de ello, su poder es omnímodo. A veces, glorioso; a veces, nefasto.

XL. Uno de los puntos centrales de su libro es la reivindicación de la intuición, lo que no deja de ser curioso desde el punto de vista ‘científico’: primar la intuición sobre la razón.
E.P. Éste ha sido uno de los grandes descubrimientos de los últimos cinco años: no se necesitan procesos reflexivos muy sofisticados y conscientes para tomar una decisión importante.

XL. Incluso va más allá. Dice que si me dejo llevar por mis corazonadas, tengo tantas posibilidades de acertar en mis decisiones como si me guío por la razón. ¿No es así?
E.P. Más, tienes más posibilidades de acertar. Ahora sabemos que, dentro de la historia de la evolución, la conciencia o los pensamientos conscientes son algo muy reciente. Durante millones de años, este ‘animalejo’ que somos ha vivido sin consciencia, así que el pensamiento inconsciente tiene tanta experiencia o más que el consciente a la hora de garantizar su validez. Cuando yo decido acatar lo que me dice mi inconsciente, sin darme cuenta siquiera, en realidad estoy tomando una decisión que es el fruto de una experiencia de miles de millones años. Pero, además, sabemos que la corteza cerebral, que es la que supuestamente controla las decisiones conscientes, es la última en formarse en el cerebro, lo hace cuando ya tenemos unos años de vida.

XL. ¿Y por qué, evolutivamente, en un momento dado no fue suficiente la intuición para sobrevivir y desarrollamos la conciencia? ¿Para qué sirve?
E.P. Pues para situarnos en el tiempo. Yo esto, además, lo he comprobado con mis nietas: hasta los cuatro años no son capaces de distinguir entre el pasado, el presente y el futuro. Han tenido que esperar hasta que la conciencia se formase para poder diferenciarlos.

XL. ¿Por eso los niños son más intuitivos que los adultos?
E.P. Claro, no tienen conciencia.

XL. Pero será mejor tenerla para sobrevivir. ¿No es mejor tener más información?
E.P. Depende de los casos. Está el famoso experimento de Milwaukee y Detroit. A la pregunta de qué ciudad es mayor, el 60 por ciento de los norteamericanos acertó: Detroit. A la misma pregunta, el 9o por ciento de los alemanes acertó. ¿Por qué aciertan más los alemanes? Sencillamente, porque no tienen ni idea de Milwaukee. Cuando puedes disponer de toda la información necesaria, entonces es mejor la decisión racional; ahora bien, cuando no dispones de toda la información, es mejor tomar decisiones inconscientes.

XL. Dice usted que la distinción entre cautelosos e intuitivos es que los primeros intentan no equivocarse y los segundos intentan acertar. Y reivindica la osadía...
E.P. Ante la falta de información, sí. Y eso en una época de crisis como la que vivimos es fundamental. Se lo explico a mis amigos empresarios: en época de crisis hay que arriesgar; dad el poder a los jóvenes; cambiad de opinión. Si te quedas quieto, estás muerto.

Lea la entrevista completa en:

XL Semanal

La mecánica cuántica de la fotosíntesis

Miércoles, 17 de febrero de 2010

La mecánica cuántica de la fotosíntesis

Descubren unos mecanismos mecánico cuánticos sorprendentes y fascinantes que se dan durante parte de la fotosíntesis. Parece que un alga inventó la computación cuántica 2000 millones de años antes que los humanos.

Alga Chroomonas. Fuente: NOAA.

Si alguien nos dice que durante la fotosíntesis se utiliza la Mecánica Cuántica no nos debería extrañar lo más mínimo. Al fin y al cabo la célula fotoeléctrica del ascensor o las placas solares del tejado (si es que se tienen) funcionan bajo los mismos principios. La explicación al efecto fotoeléctrico tiene ya 105 años, fue dada por Albert Einstein y por ello recibió el Nóbel de Física. Todo el mundo sabe, por tanto, que la Mecánica Cuántica debe jugar un papel esencial en la fotosíntesis, pero los detalles del proceso se desconocían.

Cuando uno estudia Mecánica Cuántica (MC) por primera vez se decepciona un poco, pues su introducción suele ser fenomenológica. Uno espera ver gatos de Schrödinger y en su lugar ve, como máximo, cuantos de energía y niveles en el átomo de hidrógeno o en el pozo cuadrado. Es decir, a lo más que se suele llegar es a la ecuación de Schrödinger.

Lo más fantástico y sorprendente viene normalmente después, y para ello se necesita un buen andamiaje matemático basado en los espacios de Hilbert. Es entonces cuando se ven las bases de la MC, sus postulados, la preparación de estados, la superposición de los mismos, el colapso de la función de ondas, la paradoja EPR y, como no, el gato de Schrödinger.

Hacer experimentos para estudiar estos detalles de la MC es muy difícil, normalmente todo se va al traste con la menor perturbación, por eso a veces hay que enfriar el sistema a estudiar hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, momento en que cesa toda vibración. De ahí que sea tan difícil conseguir el famoso computador cuántico. Tener una partícula en una superposición de un par de estados es todo un logro. Pues bien, al parecer las plantas llevan haciendo esto mismo desde hace miles de millones de años.

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Neo Fronteras

Algas, fotosíntesis y estados cuánticos

Viernes, 05 de febrero de 2010

Algas, fotosíntesis y estados cuánticos

La física cuántica parece la parte de la física más alejada de la biología, ya que la coherencia cuántica parece poco importante en macromoléculas bioquímicas. Sin embargo, el estudio de la fotosíntesis en algas indica que su alta eficiencia es debida al uso de la coherencia cuántica. Por primera vez, dicho fenómeno ha sido observado experimentalmente a temperatura ambiente (antes se había observado por debajo de 77 K). La proteínas fotosintéticas que absorben fotones solares y excitan electrones en moléculas de clorofila actúan como un computador cuántico.

Elisabetta Collini et al. han investigado dos tipos de moléculas captadoras de luz solar (antenas) que han excitado usando un par de pulsos láser ultracortos (de 25 fs, femtosegundos) creando una superposición cuántica de sus estados electrónicos excitados, de sus funciones de onda cuánticas. Un tercer pulso láser induce la emisión de un fotón adicional (llamado “eco”) que permite la medida precisa de la evolución del sistema (el método experimental se denomina espectroscopía con fotón-eco en 2D). Las oscilaciones de estos estados excitados observadas corresponden a lo esperado según las simulaciones por ordenador de la mecánica cuántica de este proceso. Más aún, se ha observado que los estados cuánticos coherentes tienen una vida mucho más larga de lo esperado (más de 400 fs). Las algas logran evitar la decoherencia del estado cuántico (que daría una vida media menor de 100 fs) gracias a ciertos enlaces covalentes en las moléculas que actúan como antenas. El problema de optimizar la distribución de la energía solar entre un grupo de moléculas de clorofila evitando los posibles mínimos de energía que degradarían su eficiencia es resuelto en las algas fotosintéticas gracias a un proceso cuántico, una optimización cuántica, que actúa como un ordenador cuántico adiabático.

En resumen, un gran artículo que nos indica que los estados cuánticos coherentes en las moléculas fotosintéticas son uno de los grandes responsables de la gran eficiencia energética de la fotosíntesis en algas.

Fuente:

Francis Science News

Los 10 grandes inventos de la evolución

Sábado, 05 de diciembre de 2009

Los 10 grandes inventos de la evolución


La naturaleza es una máquina de generar patentes: la vida, el sexo, la muerte... En su libro Los grandes inventos de la evolución (Ariel), el bioquímico Nick Lane explora los hitos del mundo natural a la luz de los últimos hallazgos.

Se han escrito millones de páginas sobre los misterios de la vida, pero aún quedan muchos por resolver. Hace sólo 200 años no se sabía nada sobre el origen de los primeros organismos vivos y de qué forma éstos habían sentado las bases de la exuberante riqueza biológica de nuestro planeta. Charles Darwin, con El origen de las especies, fue el primero en vislumbrar la ingeniería evolutiva. Desde entonces, hace ya más de 150 años, hemos rastreado el pasado a través de los fósiles y los genes, dos poderosas máquinas para viajar en el tiempo que, para nuestra desazón, nos dejan con la película a medias.

El panorama está cambiando con técnicas como la genómica comparativa, que permite cotejar ADNs de cientos de especies; y la biología computacional, que identifica estructuras en las proteínas que permenecen inmutables a pesar de los cambios en los genes que las fabrican. Estos y otros avances, caso del análisis isotópico de los fósiles, están permitiendo poner orden en el gran puzzle que es la vida. Quizás nunca se acabe de resolver, pero al menos ya puede ser analizado en detalle.

Eso ha hecho el bioquímico británico Nick Lane en su libro Los diez grandes inventos de la evolución (Ariel, 2009), en donde desgrana los que él considera grandes momentos en la historia de la vida terrestre. A veces, su relato resulta muy distinto al que estábamos acostumbrados. Por ejemplo, según Lane, puede que la vida no emergiera de un caldo orgánico, como conjeturó Darwin, sino al calor de las fumarolas hidrotermales, en los fondos oceánicos. Quizá incluso en esas aguas aparecieron los estímulos necesarios para que se produjera la fotosíntesis, de la que se obtuvo oxígeno, gracias al cual surgieron las células complejas. Y así, paso a paso, se reescribe la evolución.


1. EL ORIGEN DE LA VIDA

Si viajáramos 3.800 millones de años atrás, nos encontraríamos un planeta desgarrado que gira a toda máquina escupiendo borbotones de magma entre sus grietas. El día duraba cinco horas y la atmósfera está cubierta de una niebla espesa sin oxígeno. En estas condiciones tan poco halagüeñas surgió la vida. No se sabe cómo empezó, pero sí que se trató de un affaire químico entre átomos y moléculas que se atraían y repelían. La primera pista del origen de la vida se obtuvo en 1970, cuando se observaron columnas de agua hirviente que brotaban de la falla de las islas Galápagos.

El océano alquimista. Siete años más tarde, una expedición norteamericana descubrió una riqueza animal brutal tras aquellas columnas, así como chimeneas hidrotermales de las que emanaban sulfuros metálicos en ebullición. El agua de mar se filtraba por las fumarolas y se cargaba de minerales y gases, a partir de los que algunas bacterias, capaces de vivir a más de 100 ºC, extraían hidrógeno, lo unían al CO2 y formaban materia orgánica. Así podían prosperar sin luz solar. Quizás, pues, el primer organismo vivo no fue una célula libre formada en una sopa de elementos, como propuso Darwin, sino que se gestó en un laberinto rocoso de células minerales en las entrañas de la Tierra.

2. LA CÉLULA COMPLEJA

Las bacterias y tal vez las arqueas –otros seres unicelulares– fueron las únicas gobernantas del planeta durante 3.000 millones de años. Cuesta entender cómo estos seres simplones o procariotas dieron pie a las células complejas –los eucariotas– que forman los animales y las plantas. Precisamente es el núcleo, donde se almacena el ADN, lo que las distingue de las bacterias. Pero hay más diferencias entre ellas: por ejemplo, las eucariotas son entre 10.000 y 100.000 veces más grandes que las bacterias –la mayor es el huevo de avestruz–, tienen orgánulos –compartimentos con funciones concretas– y son capaces de engullir otras células.

Echar chispas. Las hipótesis más consesuadas sobre el paso de procariota a eucariota apuntan en una dirección: los procesos simbiogenéticos, esto es, el intercambio de material genético entre diferentes bacterias con distintas habilidades. Para el microbiólogo Carl Woese, los eucariotas nacieron por la fusión de arqueas y bacterias. Y para Nick Lane, la clave está en las mitocondrias, orgánulos celulares que tienen su origen en bacterias devoradoras de oxígeno. Las mitocondrias son las centrales energéticas de la célula y no parecen ser el mejor lugar para almacenar genes –¡generan descargas eléctricas!–, aunque tiene los suyos a buen recaudo. Por eso, se cree que las eucariotas inventaron el núcleo, donde guardan celosamente su molécula de la herencia. De este modo, además, quedaba garantizado el suministro de energía celular.

3. EL CÓDIGO GENÉTICO

En 1953, el biofísico británico Francis Crick y su compañero, el biólogo James Watson, hicieron el descubrimiento más importante en la historia de la biología desde la teoría de Darwin: dieron con la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucleico o ADN. El hallazgo fue el acelerante para descifrar cómo funciona la llamada hebra de la vida. Esta sigue un código que establece las normas para traducir la información contenida en un gen y fabricar la proteína respectiva. Se creía que el ADN era el origen del código, pero recientes trabajos apuntan que fue concebido por el ARN, más corto que el ADN y de una sola hebra.

Don ARN. Las instrucciones para el funcionamiento de un organismo están en el ADN celular, que es el portador de los genes. Cuando una célula necesita llevar a cabo una acción, que se resume en la sintesis de una proteína, el ADN copia la secuencia del gen que la codifica en una molécula de ARN mensajero. Este abandona el núcleo y viaja hasta los ribosomas, las fábricas de proteínas. Por otro lado, para que el ADN se copie y pase a la siguiente generación, necesita proteínas específicas. Estas no pueden evolucionar sin ADN y el ADN tampoco puede hacerlo sin ellas. Es el dilema del huevo o la gallina: ¿qué fue primero, el ADN o la proteína? Esta disyuntiva se resolvió en la década de los ochenta, cuando se descubrió que el ARN era capaz de asumir el papel del ADN y el de las proteínas. El hallazgo sugería que el código genético podía haber surgido de la interacción del ARN y las proteínas, sin intermediación de ADN. La siguiente cuestión es evidente: ¿De dónde salió el ARN?

Las últimas teorías en bioquímica apuntan que las chimeneas hidrotermales –posibles testigos del nacimiento de la vida– podrían haber dispuesto las condiciones necesarias para que se formaran los primeros nucleótidos, las piezas que constituyen el ARN y el ADN. Este último, que resistía más las mutaciones, era un almacén de genes mucho más fiable que el ARN. Sólo había que transformar ARN en ADN para iniciar el ciclo de la vida. Para ello se necesitaba una enzima, que es la misma que utilizan los retrovirus modernos para copiar su material genético en la célula huésped y replicarse. Por eso, “puede que la vida comenzara con un ciclo de vida retrovírico”, afirma Lane.

4. LA FOTOSÍNTESIS

Que nuestro planeta sea verde se lo debemos al pigmento que tiñe las hojas de los vegetales, la clorofila. Este pigmento es imprescindible para que se produzca la fotosíntesis, un proceso que, con ayuda del sol, transforma la materia inorgánica –CO2– en orgánica –glucosa– y libera el oxígeno que hace posible la vida en la Tierra. La clorofila absorbe la radiación solar, que utiliza para romper moléculas de agua y, de paso, liberar electrones de su estructura. Si disparamos unas cuantas de estas partículas negativas sobre el CO2 fijado en las hojas de las plantas, obtenemos glucosa. La extracción de esos electrones tiene lugar en los cloroplastos, estructuras de las células vegetales que contienen la clorofila y otros pigmentos fotosintéticos.

Partiendo el agua. Los antepasados de los cloroplastos fueron las cianobacterias. Hace 3.000 millones de años, estas rompían el agua mediante una única sustancia fotosintética, para obtener energía y alimento. El gen que regulaba la síntesis del pigmento se duplicó y originó dos fotosistemas –centros con moléculas fotosintéticas– que la selección natural fue separando. Las cianobacterias utilizaban uno de esos dos sistemas, pero nunca ambos a la vez. Sin embargo, las plantas y algas actuales emplean dos grupos de clorofilas distintas. ¿Cuándo empezaron a combinarse?

Oxigenados. Según Lane, las cianobacterias se toparon con un problema: en el segundo fotosistema se producía una sobrecarga de electrones que lo inutilizaba. Sus células utilizaban manganeso para protegerse de las radiaciones ultravioletas. Cuando un átomo de manganeso absorbía luz ultravioleta, liberaba un electrón que era engullido por la clorofila en el segundo fotosistema, y el proceso se atascaba. La solución fue que ambos sistemas funcionaran a la vez. Así, los electrones liberados salían del manganeso, atravesaban los dos fotosistemas y llegaban al CO2; se unían a él y producían un desecho valiosísimo para el planeta: el oxígeno.

5. LA VISTA

Los primeros ojos del registro fósil son de hace 540 millones de años, muy próximos a la llamada explosión del Cámbrico, una época en la que repentinamente y sin que los científicos sepan explicar por qué, la Tierra se llenó de una gran variedad de organismos complejos. Por eso, los científicos creen que o bien el invento de la vista provocó este cambio evolutivo, o bien ya existía antes y por alguna razón no fosilizó. Hay más de una forma de fabricar ojos. Los de los trilobites eran de calcita. Los camarones, las vieiras y las langostas emplearon cristales de guanina, mientras que los mamíferos optamos por los cristalinos proteicos. Todos tenían en común un fotorreceptor, la rodopsina.

Los ojos del alga. La rodopsina cumple dos funciones biológicas: posibilita la visión y regula el ritmo circadiano de los seres vivos. Los científicos creen que antaño hubo células fotosensibles que contenían rodopsina. Sus hijas evolucionaron en dos direcciones: unas trazaron el camino de la visión; y las otras, el del control circadiano. Por razones desconocidas, los vertebrados e invertebrados escogieron células diferentes para realizar esas tareas.

¿Pero cuál fue el primer ser vivo con ojos? Posiblemente un alga que utilizaba pigmentos –entre ellos, rodopsina– para registrar la intensidad de la luz. Esos pigmentos también se hallan en las membranas de los cloroplastos, responsables de la fotosíntesis, cuyos antepasados hace mil millones de años eran las cianobacterias. Por eso Lane postula que estas ya debían ser capaces de detectar los cambios lumínicos del entorno.

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Muy Interesante

Virus fotosintéticos

Viernes, 04 de diciembre de 2009

"Virus fotosintéticos"

Una parte del oxígeno que se produce en el mundo podría proceder de virus que infectan a las algas verdeazuladas (cianobacterias).

No deja de ser sorprendente pensar que cuando respiramos, una parte del oxígeno haya sido producido por virus. 

La algas verdeazuladas son las únicas células procariotas (sin núcleo verdadero) que realizan la llamada fotosíntesis oxigénica; el nombre proviene de que en la reacción se desprende oxígeno. 

(Cianobacterias fotosintéticas que forman parte de liquen tropica. Foto cortesía de Robert K. Lucking, vía Science)

Se llaman bacteriófagos, o simplemente fagos, a los virus que infectan a las bacterias. Los fagos de las cianobacterias a veces se llaman cianófagos.

En este mismo blog hemos hablado de Craig Venter. En el año 2004 empezó un viaje para recoger muestras del océano y acabó casi dos años después. 

Las muestras todavía se están analizando. Y recientemente, investigadores del Instituto de Tecnología Technion-Israel ha descubierto algo cuando menos sorprendente. Se trata de que los cianófagos son mucho más eficientes produciendo oxígeno que las cianobacterias. 

Oded Béjà y su equipo han encontrado en los virus siete genes que hacen que las células que infectan sean más eficientes produciendo oxígeno que las no infectadas. Según diceNewScientist, Eric Wommack de la Universidad de Delaware en Newark cree que esos virus podrían jugar un cierto papel en la producción global del oxígeno del mundo. Sus estimaciones dicen que el 50% del oxígeno lo producen las cianobacterias, de las cuales el 10% están infectadas por cianófagos, «Por lo tanto es posible que el 5% de la producción mundial de oxígeno sea debida a las células infectadas de cianófagos».

Fuentes:

Big Bang 2.0

Reino Unido: Llega la Ingeniería verde

Martes, 01 de septiembre de 2009

Llega la ingeniería verde

Creación del Instituto de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido.

El futuro de la ingeniería verde pasa por cubrir los edificios con algas y “plantar” centenares de árboles artificiales, según sugiere un informe de la Institución de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido presentado el pasado jueves.

El documento está dirigido a los políticos y gestores, y su propósito es inspirar nuevas medidas para reducir las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Entre las posibles opciones, los expertos destacan el uso de árboles artificiales, es decir, dispositivos que absorben el dióxido de carbono (CO₂) atmosférico más rápido que los árboles “naturales”. En este sentido, el informe hace referencia a los árboles sintéticos desarrollados por el profesor de geofísica de la Universidad de Columbia Klaus Lackner.

La segunda opción que sugiere el documento es el cultivo masivo de algas en largos tubos de plástico (fotobiorreactores) adheridos a la cubierta de los nuevos edificios o de los rascacielos ya existentes. Las algas absorben el dióxido de carbono a través de la fotosíntesis, y se pueden utilizar para fabricar biocombustible líquido no contaminante para sustituir a la gasolina y otros derivados del petróleo.

Fuente:

Muy Interesante

Imitan la fotosíntesis comol lo hacen las plantas

Imitan la fotosíntes como lo hacen las plantas

Un equipo de investigadores de la universidad de Monash, Australia, han utilizado los químicos que usan las plantas plantas para replicar el proceso de la fotosíntesis, alisando el camino hacia un nuevo enfoque para utilizar la luz solar a fin de dividir el agua en oxígeno y en hidrógeno.Lea este interesante artículo aparecido en Erenovable:

Aquí en Erenovable ya hemos visto hace poco, y hace más tiempo, diversos casos en que científicos se acercaron a lo que las plantas hacen cada día de su vida, la fotosíntesis.

En el campo de las energías renovables es como conseguir una gallina de los huevos de oro, ya que significa poder aprovechar el sol al máximo, tanto en la energía solar, como para la tecnología del hidrógeno y las pilas de combustible. Esto haría que conseguir hidrógeno fuese no sólo sencillo sino muy barato a escala comercial.

Los investigadores han desarrollado un sistema que comprende un baño o capa que puede ser impregnado de manganeso, un químico esencial para la fotosíntesis de las plantas.

“Hemos copiado a la naturaleza, tomando los elementos y los mecanismos que se dan en la vida de las plantas y que han evolucionado por más de 3 mil millones de años y recreamos uno de esos procesos en laboratorio”, dijo el profesor Leone Spiccia, uno de los autores de la investigación. “Un racimo de manganeso es central para la habilidad de las plantas para usar agua, dióxido de carbono y luz solar para hacer carbohidratos y oxígeno. Una imitación humana de este racimo ha sido desarrollada hace un tiempo por el profesor Charles Dismukes , y nosotros hemos ido un paso más adelante, aprovechando la habilidad de estas moléculas para convertir agua en sus elementos componentes: oxígeno e hidrógeno”.

Y sigue diciendo que el descubrimiento llegó cuando cubrieron a un conductor de protones, llamado nafion, con un ánodo para formar una membrana de polímero tan sólo de unos micrómetros de ancho, que se convierte en el espacio ideal para los racimos de manganeso.

Lo que hacen los investigadores, es oxidar el agua para generar protones y electrones, que pueden ser convertidos en gas de hidrógeno en vez de los carbohidratos que crean las plantas. El método para oxidar el agua es envolver un catalizador dentro de los poros de la membrana nafion, de forma que se estabilice contra la descomposición, y que el agua la pueda alcanzar el catalizador cuando se oxida y sea expuesto a la luz.

Los autores del estudio hicieron por primera vez lo que las plantas hacen, si bien ya se ha copiado en diversas ocasiones, nunca se había hecho de la misma forma en que lo hacen las plantas. Han logrado dividir los componentes del agua utilizando luz solar y el mísmo químico que usan las plantas.

El catalizador funcionó en continuo durante tres días produciendo oxígeno e hidrógeno en presencia de agua y una corriente eléctrica y luz solar.

Esto podría servir para la industria que se está empezando a gestar en la utilización del hidrógeno como combustible.

Fuente: Eurekalert <- Vía Slashdot

Fuente:

e-renovable

Confirman que la fotosíntesis es un proceso cuántico

La coherencia cuántica electrónica ondulatoria proporciona extrema eficacia a la transferencia energética.

El secreto de la eficiencia del proceso de la fotosíntesis, clave para muchas formas de vida, podría hallarse en un mecanismo cuántico que, por primera vez en la historia, ha podido observarse en laboratorio gracias a una técnica denominada de espectroscopia electrónica de dos dimensiones. Investigadores norteamericanos consideran que el descubrimiento de un notable tiempo de vida de la llamada coherencia cuántica proporciona una extrema eficacia a la fotosíntesis, y que capacita al sistema para probar simultáneamente todas las posibilidades de conducción de energía potencial. De esta forma, el sistema elige la más eficiente de ellas en el proceso de convertir la energía solar en energía vital. Por Yaiza Martínez.

Un estudio realizado por investigadores del Departamento de Energía del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) y de la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos), ha confirmado que bajo el proceso de la fotosíntesis subyace un mecanismo cuántico.

La fotosíntesis, clave para la vida en la Tierra, consiste en una serie de procesos por los que plantas y las cianobacterias (bacterias acuáticas que producen su alimentación por medio de la fotosíntesis) captan la energía de la luz y la transfieren a los centros de las reacciones moleculares, convirtiéndola así en energía química con una eficiencia del casi el 100% y a una velocidad casi instantánea.

Según explican estos investigadores en un comunicado del Berkeley Lab, los secretos del funcionamiento de la fotosíntesis y de su alto rendimiento subyacen en el nivel cuántico de la materia, es decir, en los efectos mecánicos de las partículas subatómicas. Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista Nature.

En este artículo, los investigadores explican que han obtenido evidencias directas de que el notable tiempo de vida de la coherencia cuántica electrónica ondulatoria juega un importante papel en este proceso de transferencia energética que supone la fotosíntesis.

Según el líder de esta investigación, Graham Fleming, las características ondulatorias del fenómeno de la coherencia cuántica podrían explicar la extrema eficiencia de la fotosíntesis porque capacita al sistema para probar simultáneamente todos los “caminos” o posibles vías de energía potencial antes de elegir el más eficiente de ellos.

Coherencia cuántica

La coherencia cuántica es un término que hace referencia a la condición de un sistema cuántico (es decir, de partículas subatómicas) cuando sus constituyentes reducen una función de onda en un estado físico de partículas concretas. Cuando una función de onda se concreta, estas partículas se relacionan de una determinada manera unas con otras. Sus relaciones están descritas por la mecánica cuántica.

Fleming y sus colaboradores han conseguido detectar, por medio de mediciones electrónicas espectroscópicas realizadas a una escala de tiempo de femtosegundos (un femtosegundo es la unidad de tiempo que equivale a la milbillonésima parte de un segundo), señales cuánticas u oscilaciones electrónicas coherentes, tanto en las moléculas donantes como en las receptoras, generadas por excitaciones energéticas inducidas por la luz.

Descubrieron, además, que dichas oscilaciones se encuentran y se interfieren unas con otras constructivamente, formando movimientos ondulantes de energía (estados de superposición) que exploran todas las vías de energía potenciales de manera simultánea y reversible, eligiendo aquellas vías de mayor eficiencia energética.

Este hallazgo tropieza con la explicación científica tradicional de la fotosíntesis ya que, en palabras de Fleming: “La descripción de salto clásica de los procesos de transferencia de energía es tanto inadecuada como imprecisa. Nos da una imagen incorrecta de cómo funciona en realidad el proceso, y pierde un aspecto crucial de la causa de esta eficiencia extraordinaria”.

Imitar el proceso

Según los investigadores, la tecnología que implica la fotosíntesis para transferir energía de un sistema molecular a otro puede aprenderse de manera que seamos capaces de reproducir artificialmente el proceso, lo que daría lugar a un posible aprovechamiento de la luz del sol como fuente energética eficiente, sostenible y no contaminante.

Para conocer a fondo el mecanismo, los científicos han desarrollado una técnica denominada espectroscopia electrónica de dos dimensiones, que les permite observar el flujo de excitación energética provocada por la luz en complejos moleculares y con una resolución temporal asombrosa.

Esta técnica implica la proyección secuencial, con tres rayos láser, de una muestra de pulsaciones lumínicas. Un cuarto rayo se usa como oscilador local para amplificar y detectar las señales espectroscópicas resultantes cuando la energía de excitación de las luces del láser es transferida de una molécula a la siguiente (hay que tener en cuenta que la energía de excitación cambia la forma en que cada molécula absorbe y emite luz).

Los científicos pueden así rastrear la transferencia energética entre moléculas conectadas a través de sus estados electrónicos y vibracionales en cualquier sistema fotoactivo, tanto a nivel de nanoestructuras como de macromoléculas.

Antecedentes y medidas

En el año 2005, Fleming y su grupo publicaron por primera vez en Nature los resultados de sus investigaciones con la espectroscopia electrónica. En este caso, la tecnología se usó para observar el acoplamiento electrónico en una proteína encargada de capturar la luz para la fotosíntesis (la proteína Fenna-Matthews-Olson o FMO), formada por un conjunto de moléculas presente en las bacterias verdes del azufre.

Según declaró otro de los autores del estudio, también investigador del Berkeley Lab, Gregory Engel, la posibilidad de que la energía fotosintética pudiese involucrar oscilaciones cuánticas se sugirió por primera vez hace más de 70 años, pero estas oscilaciones no habían podido ser observadas hasta el momento.

También en la investigación de referencia se ha estudiado la proteína FMO porque se considera un sistema modelo para el estudio de transferencia energética de la fotosíntesis, dado que consta de sólo siete moléculas de pigmento y su química ha sido bien caracterizada.

Sus oscilaciones fueron observadas a partir de un espectro bidimensional en 33 tiempos de población, con rangos de entre 0 y 660 famtosegundos. Los espectros analizados mostraron que el excitón (estado de salto de un electrón y una partícula imaginaria llamada agujero-electrón) de menor energía, daba lugar a un pico diagonal de unos 825 nanómetros que oscilaba claramente. El latido cuántico duró todos los 660 femtosegundos de la medición, lo que sorprende porque la suposición científica general era la de que las coherencias electrónicas responsables de estas oscilaciones se destruían rápidamente.

Consecuencias

Según los investigadores, la demostración de que los procesos de transferencia energética implican la coherencia electrónica y que ésta es más intensa de lo que se esperaba, significa que este proceso es mucho más eficiente de lo que imagina la visión clásica.

Aún se desconoce con exactitud el grado de beneficio que conllevan para la fotosíntesis estos efectos cuánticos. Los próximos pasos del grupo de investigación se centrarán en analizar la influencia de los cambios de temperatura en dichos procesos de transferencia energética.

Por otro lado, también serán investigados los pulsos de luz y la manera de aplicar este funcionamiento de manera artificial a medios útiles.

Viernes 20 Abril 2007

Yaiza Martínez

Fuente:

Tendencias 21

Lea también:

La fotosíntesis artificial

Un nuevo material permite la fotosíntesis artificial de forma económica

Saludos amigos. Esta noticia apareció en "Tendencias de la Ingeniería" el 7 de enero del 2007. Si bien la noticia es pasada es bueno publicarla pues no se le a dado la debida importancia pues sería posible reproducir la fotosíntesis natural de manera artificial... ¡y a bajo costo!

Está constituido por nanopartículas de dióxido de manganeso, fundamentales en la fotosíntesis Ingenieros de la Universidad japonesa de Kyoto han desarrollado un material construido a base de nanopartículas muy puras de dióxido de manganeso que podría utilizarse para reproducir la fotosíntesis natural de forma artificial y a muy bajo costo. Estas nanopartículas, que desempeñan un papel fundamental en el proceso de la fotosíntesis, se obtienen mediante una especial técnica de combustión. El reducido tamaño de estas partículas, de varios nanómetros, convierte al nuevo material en más reactivo y eficaz para imitar el fenómeno natural de la fotosíntesis. Teóricamente, podría reducir 300 veces más que las plantas el dióxido de carbono presente en la atmósfera. Por Vanessa Marsh.

Un grupo de ingenieros de la universidad de Kyoto, liderado por el profesor Hideki Koyanaka, ha desarrollado un material que podría ser utilizado para reproducir a muy bajo costo el proceso de la fotosíntesis de las plantas, de manera artificial.

El nuevo material, del que informa el diario japonés Nikkei, se ha conseguido utilizando una especial técnica de combustión que permite producir nanopartículas muy puras de dióxido de manganeso, que desempeñan un papel fundamental en el proceso de la fotosíntesis.

El reducido tamaño de estas partículas, de varios nanómetros, convierte al nuevo material en más reactivo y eficaz para imitar el fenómeno natural de la fotosíntesis, con la ventaja adicional de que el nuevo material podría reducir 300 veces más que las plantas el dióxido de carbono presente en la atmósfera.

La llamada fotosíntesis artificial es un campo de investigación que intenta reproducir la fotosíntesis natural de las plantas, por la que éstas convierten el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos y oxígeno utilizando la luz solar. La fotosíntesis artificial, que hasta el momento se encontraba en un estadio inicial de desarrollo, podría verse potenciada por los resultados de la labor de los ingenieros japoneses.

Sistemas baratos

Gracias al nuevo material desarrollado en la Universidad de Kyoto, será posible la utilización de sistemas baratos y eficaces para sintetizar los azúcares y el etanol a partir de la luz y del dióxido de carbono, reduciendo en el proceso la cantidad de emisiones de dióxido de carbono lanzadas a la atmósfera.

Aplicando una innovadora técnica de combustión, estos ingenieros han conseguido producir partículas de dióxido de manganeso altamente puras y del tamaño de varios nanómetros. Estas partículas forman la base del innovador material.

El manganeso cuesta varios cientos de yenes (un yen equivale a 0.00653122 euros) por kilo, y jugaría un importante papel en el proceso artificial de imitación de la fotosíntesis. El pequeño tamaño de sus partículas hace que el nuevo material sea más reactivo y eficaz en el proceso de síntesis de azúcares o etanol.

Reducción del dióxido de carbono

Las plantas, durante el proceso de la fotosíntesis, consumen dióxido de carbono. Los ingenieros japoneses señalan que, en teoría, el nuevo material de manganeso puede reducir hasta 300 veces más que las plantas el dióxido de carbono presente en la atmósfera.

Aparte de su bajo coste, por tanto, tiene un valor ecológico. Ahora, los ingenieros se plantean su comercialización en dispositivos prácticos, de pequeño tamaño, que en principio serían utilizados para reducir las emisiones de dióxido de carbono en su misma fuente de producción, es decir, que se instalarían en los coches o fábricas.

Frenar el calentamiento

En general, y al igual que en la fotosíntesis natural (dividida en la fase de reacción dependiente de la luz y la segunda fase, de reacción independiente de la luz), la fotosíntesis artificial consta de dos fases.

En la primera de ellas, se separa el oxígeno del hidrógeno, y este último puede emplearse en máquinas que se alimenten de hidrógeno para producir energía gracias a las llamadas “tecnologías del hidrógeno”.

En la segunda fase, se imitaría la segunda fase de la fotosíntesis natural, en la que las plantas convierten el dióxido de carbono en glucosa (forma de almacenaje de energía para el desarrollo y crecimiento de las plantas), aplicando el mismo procedimiento a escala industrial, de manera que pueda contrarrestarse el calentamiento global.

De manera específica, esta segunda fase de la fotosíntesis artificial supondría la posibilidad de eliminar el exceso de dióxido de carbono de la atmósfera.

Fuentes:

Tendencias de la Ingeniería

Diario Nikkei

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Como lograr que las plantas sobrevivan en condiciones extremas