Las cianobacterias, esas omnipresentes algas verdiazules que se encuentran en todas partes, desde aguas termales hasta el hielo del Ártico, poseen una capacidad impresionante para prosperar en diversos entornos. Un factor clave en su adaptabilidad es una estructura captadora de luz llamada ficobilisoma. Actuando como antenas en miniatura, estas estructuras capturan la energía de la luz solar y también sirven como una especie de protector solar, protegiendo a las bacterias de la excesiva intensidad de la luz.
Un componente crucial de este sistema protector es una proteína conocida como proteína carotenoide de naranja (OCP). OCP actúa “apagando” o disipando el exceso de energía luminosa que de otro modo podría dañar la maquinaria fotosintética de las cianobacterias. Este mecanismo es vital para la supervivencia cuando los niveles de luz fluctúan drásticamente, protegiendo a estos pequeños organismos de explosiones solares repentinas o condiciones cambiantes bajo el agua.
Si bien los científicos sabían que el OCP desempeñaba un papel en la fotoprotección, no estaba claro exactamente cómo interactuaba con el ficobilisoma. La ubicación específica donde el OCP se unía a estas complejas estructuras de antena era un misterio, especialmente dadas las diversas variaciones arquitectónicas encontradas en las diferentes especies de cianobacterias.
Decodificando la ubicación secreta del protector solar
Investigadores de la Universidad de Chicago y la Universidad Estatal de Michigan se unieron para resolver este enigma. Se centraron en dos arquitecturas de ficobilisomas, una con tres barriles y otra con cinco, investigando cómo se unía el OCP a estas estructuras distintas. Utilizando una tecnología de vanguardia llamada espectroscopia de partícula única, pudieron rastrear la transferencia de energía a nivel de nanoescala dentro de cada tipo de ficobilisoma.
Sus hallazgos, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, revelaron una adaptación notable: a pesar de unirse en diferentes sitios dentro de las dos estructuras distintas de ficobilisoma, el OCP proporcionó consistentemente el mismo nivel de extinción protectora. Esta adaptabilidad sugiere que OCP podría haber evolucionado inicialmente para unirse en un sitio específico pero, con el tiempo, desarrolló la capacidad de funcionar eficazmente en otros lugares a medida que cambiaba la arquitectura de estos complejos de antenas.
Un sistema modular y adaptable
Este “equilibrio entre modularidad y especificidad del sitio” resalta un principio clave en el diseño de la naturaleza: la eficiencia a través de mecanismos adaptables. El sistema permite flexibilidad mientras mantiene un rendimiento constante. El estudio demuestra que el OCP no se fija simplemente en un único punto dentro del ficobilisoma, sino que muestra una capacidad sofisticada para adaptar su ubicación de unión para adaptarse a diferentes diseños arquitectónicos.
Esta investigación abre interesantes vías para futuras exploraciones. Squires y su equipo planean investigar otros mecanismos protectores dentro del ficobilisoma, incluidos “interruptores” y “fusibles” que regulan la captura y el flujo de energía en respuesta a las condiciones de luz cambiantes. Comprender cómo estos intrincados elementos trabajan juntos proporcionará conocimientos más profundos sobre la notable resiliencia de las cianobacterias e inspirará nuevos enfoques biomiméticos para diseñar plantas más adaptables e incluso tecnologías energéticas sostenibles.
