Eficiência da fotossíntese pode ser explicada pela desorganização

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/07/2023

É a primeira vez que se alcança uma resolução nas medições suficiente para analisar proteínas coletoras de luz individuais.
[Imagem: Gabriela S. Schlau-Cohen Lab/MIT]

Desorganização eficiente

Quando as células fotossintéticas - de algas, bactérias e plantas - absorvem a luz do Sol, os fótons saltam entre uma série de proteínas coletoras de luz até atingirem o centro de reação fotossintética.

Lá, as células convertem a energia dos fótons em elétrons, que a jusante irão impulsionar a produção de moléculas de açúcar, que servem de alimento para o ser vivo.

Essa transferência de energia através do complexo coletor de luz ocorre com eficiência muito alta: Quase todo fóton de luz absorvido gera um elétron, um fenômeno conhecido como "eficiência quântica de quase unidade".

Agora, Dihao Wang e colegas do MIT, nos EUA, descobriram como essas proteínas, que funcionam como "antenas de luz", operam com tamanha eficiência.

E a resposta para esse enigma surpreendeu: É o arranjo desorganizado das proteínas que impulsiona a eficiência quântica da conversão da luz em eletricidade - organize as coisas e a eficiência cai drasticamente.

"A organização ordenada é, na verdade, menos eficiente do que a organização desordenada da biologia, o que achamos muito interessante porque a biologia tende a ser desordenada. Essa descoberta nos diz que isso pode não ser apenas uma desvantagem inevitável da biologia, mas os organismos podem ter evoluído para tirar vantagem disso," disse a professora Gabriela Schlau-Cohen.

Este estudo empregou células de bactérias fotossintéticas. A seguir a equipe pretende trabalhar com plantas.
[Imagem: Olivia C. Fiebig et al. - 10.1146/annurev-physchem-083122-111318]

Bioinspiração

Esta descoberta tem grande impacto para diversos desenvolvimentos que buscam inspiração na biologia, como no campo da fotônica, nas células solares, na fotossíntese artificial e em todas as aplicações das antenas de luz.

Isso porque o método padrão nos desenvolvimentos da nanotecnologia tipicamente envolve construir nanoestruturas muito ordenadas e com altíssima precisão.

Outra descoberta da equipe é que a maior eficiência é obtida pelas proteínas que estão mais adensadas, uma vez que o menor tempo de viagem evita perdas de energia no processo.

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