Pela primeira vez, os pesquisadores observaram como apenas uma partícula de luz pode desencadear a fotossíntese em bactérias – finalmente revelando a primeira etapa do processo crucial.
Com informações de Live Science.
A luz é a base de quase toda a vida na Terra. Usando a energia do sol, plantas, algas e algumas bactérias criam moléculas de açúcar complexas que servem de base para a maioria das cadeias alimentares da natureza. Mas partes dessa reação química que alimenta o mundo permaneceram um tanto misteriosas – até agora.
Pela primeira vez, os pesquisadores observaram o início da fotossíntese, começando com um único fóton.
“Uma grande quantidade de trabalho, teórica e experimentalmente, foi feita em todo o mundo tentando entender o que acontece depois que o fóton é absorvido. Mas percebemos que ninguém estava falando sobre o primeiro passo”, disse Graham Fleming, químico da Universidade de California Berkeley e co-autor da nova pesquisa, disse em um comunicado. Fleming e sua equipe descreveram o processo em um estudo publicado em 14 de junho na revista Nature.
Quando a luz atinge o cloroplasto de uma planta – a fábrica de açúcar do mundo das organelas – ela absorve energia dos fótons que chegam e a usa para transformar dióxido de carbono e água em glicose e oxigênio, graças a um pigmento chamado clorofila.
Os cientistas sabem desse processo desde pelo menos o final dos anos 1700, mas demorou muito mais para desvendar os detalhes granulares. Dois cientistas franceses isolaram a clorofila pela primeira vez no início de 1800 e, no final do século, o botânico Theodor Wilhelm Engelmann descobriu seu papel na absorção da luz solar, de acordo com um artigo de 2019 publicado no Annals of Botany . Os pesquisadores fizeram mais progressos na determinação da bioquímica da fotossíntese ao longo do século XX, descobrindo, por exemplo, que os elétrons excitados ajudam a transferir energia através dos cloroplastos.
Eles também perceberam que os cloroplastos devem ser muito sensíveis à luz – afinal, as plantas podem fazer fotossíntese em condições de sombra e os fótons em um raio de sol são relativamente difusos. Os cientistas levantaram a hipótese de que apenas um pequeno número de fótons é necessário para iniciar o processo. No entanto, ninguém havia observado com sucesso esse primeiro passo crucial.
No novo estudo, os pesquisadores analisaram bactérias fotossintéticas roxas, que compartilham um ancestral antigo com plantas e algas modernas. Eles montaram uma fonte de fótons que emite apenas dois fótons por vez. Durante cada teste, o primeiro fóton disparado foi absorvido por um detector ultrassensível, enquanto o outro atingiu o equivalente da bactéria a um cloroplasto. Com certeza, quando o segundo fóton atingiu seu alvo, a fotossíntese começou.
Os pesquisadores realizaram esse teste mais de 1,5 milhão de vezes para garantir que o segundo fóton, em vez de alguma força externa, estivesse desencadeando a reação química. Isso confirmou que apenas um fóton era suficiente para iniciar a fotossíntese.
“Este experimento mostrou que você pode realmente fazer coisas com fótons individuais. Portanto, esse é um ponto muito, muito importante”, disse Birgitta Whaley, física química da UC Berkeley e coautora do estudo, em um comunicado.
