Mejorando la fotosíntesis con cloroplastos nanobiónicos

Considera por un momento el poder mágico que tienen los cloroplastos. Estos son los orgánulos de las plantas encargados de absorber la luz del sol, convertirla en energía química y finalmente, usarla para sintetizar glucosa, la fuente primordial que alimenta tanto plantas como animales. Mientras que su trabajo parece digno de alquimia, tal como cualquier otro orgánulo, estos cloroplastos no son más que maquinas pequeñitas y que ahora podrían tener una actualización.

En un estudio publicado en la revista Nature Materials, ingenieros químicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) reportaron que cuando se le inyecta nanotubos de carbono de pared simple (conocidos como SWNT) a los cloroplastos, estos pueden ser "engañados" para realizar la fotosíntesis de una forma más eficiente que en procesos naturales.

La primera fase de la fotosíntesis consiste en la excitación de los pigmentos gracias a la luz y el subsecuente movimiento de los electrones entre múltiples fotosistemas. Los investigadores utilizaron este flujo de electrones como una medida de la tasa de fotosíntesis y encontraron que, cuando los nanotubos estaban presentes, el flujo de electrones se incrementó en un  49 por ciento.

La clorofila, el pigmento encontrado en los cloroplastos, solo puede absorber una pequeña fracción de la luz que entra en una planta; esta absorción sucede dentro de un rango de 400 a 700 nanómetros, y aunque los investigadores no han podido todavía ofrecer una explicación sobre por qué los nanotubos de carbono mejoran la eficiencia de los cloroplastos, el equipo indicó que podría deberse a una ampliación de este rango. Los nanotubos de carbono de pared simple son conocidos por absorber luz en los espectros ultravioleta, visible e infrarrojo cercano.

Los ingenieros de MIT escribieron:

"Mejorar la eficiencia fotosintética podría requerir extender el rango de absorción de luz solar, particularmente en el espectro infrarrojo cercano, el cual es capaz de penetrar en organismos vivos".

Ellos reportaron que han tenido mayor éxito con cloroplastos que han sido sacados de la planta. Bajo estas circunstancias, pudieron inyectar los nanotubos directamente en el orgánulo.

En un experimento aparte, los investigadores trataron de encontrar una forma de incluir nanotubos en una planta viva. Para hacer esto, desarrollaron una nueva técnica llamada Penetración de Intercambio de Lípidos en la que, básicamente, adicionaron los nanotubos en la parte inferior de la hoja por medio de una solución acuosa, que posteriormente absorben los pequeños poros llamados estomas. La transferencia a través de la membrana adiposa de los cloroplastos fue posible al revestir los nanotubos de carbono con ADN cargado negativamente.

Cuando introdujeron maquinaria dentro de una planta viva de esta forma, los cloroplastos recibieron un impulso ligeramente mayor, fotosintetizando de forma más efectiva (solo un 30 por ciento) que usualmente. Esta técnica tiene el potencial ser contada como un avance.

Con esto, los investigadores han intentado equipar las células de las plantas con partículas que las protegerían de los efectos dañinos de la exposición a la luz, ademas de agregar otro tipo de nanotubo de carbono que ha sido demostrado ser sensitivo al oxido nítrico. Con tales técnicas, los ingenieros químicos podrían algún día desarrollar plantas que funcionen como detectores de polución. Ademas, los investigadores pueden estar creando un nuevo campo de inestigación, uno que ellos mismos llaman Nanobiónica de plantas.

Silvio Sánchez

Soy la fundadora de TodoSalud.co, una estudiante de enfermería apasionada con la salud y la comunicación. Puedes seguirme en youtube, donde subo videos sobre maternidad; tambien en Instagram y Facebook :)