As cianobactérias, aquelas algas verde-azuladas onipresentes encontradas em todos os lugares, desde fontes termais até o gelo do Ártico, possuem uma capacidade impressionante de prosperar em diversos ambientes. Um elemento-chave em sua adaptabilidade é uma estrutura de coleta de luz chamada ficobilissoma. Agindo como antenas em miniatura, essas estruturas captam a energia da luz solar e também servem como uma espécie de protetor solar, protegendo as bactérias da intensidade excessiva de luz.
Um componente crucial neste sistema protetor é uma proteína conhecida como proteína carotenóide laranja (OCP). OCP atua “extinguindo” ou dissipando o excesso de energia luminosa que poderia danificar a maquinaria fotossintética das cianobactérias. Este mecanismo é vital para a sobrevivência quando os níveis de luz flutuam drasticamente, protegendo estes pequenos organismos de explosões solares repentinas ou de mudanças nas condições subaquáticas.
Embora os cientistas soubessem que o OCP desempenhava um papel na fotoproteção, ainda não estava claro como ele interagia com o ficobilissoma. O local específico onde o OCP se fixou nessas complexas estruturas de antenas era um mistério, especialmente dadas as diversas variações arquitetônicas encontradas em diferentes espécies de cianobactérias.
Decodificando a localização secreta do protetor solar
Pesquisadores da Universidade de Chicago e da Universidade Estadual de Michigan se uniram para desvendar esse quebra-cabeça. Eles se concentraram em duas arquiteturas de ficobilissoma – uma com três barris e outra com cinco – investigando como o OCP se ligava a essas estruturas distintas. Usando tecnologia de ponta chamada espectroscopia de partícula única, eles foram capazes de rastrear a transferência de energia em nível nanoescala dentro de cada tipo de ficobilissoma.
Suas descobertas, publicadas no Proceedings of the National Academy of Sciences, revelaram uma adaptação notável: apesar da ligação em locais diferentes dentro das duas estruturas distintas do ficobilissoma, o OCP forneceu consistentemente o mesmo nível de extinção protetora. Esta adaptabilidade sugere que o OCP pode ter evoluído inicialmente para se ligar a um local específico, mas, ao longo do tempo, desenvolveu a capacidade de funcionar eficazmente em outros locais à medida que a arquitetura destes complexos de antenas mudava.
Um sistema modular e adaptativo
Este “equilíbrio entre modularidade e especificidade do local” destaca um princípio fundamental no design da natureza: eficiência através de mecanismos adaptáveis. O sistema permite flexibilidade enquanto mantém um desempenho consistente. O estudo demonstra que o OCP não se prende simplesmente a um único ponto dentro do ficobilissoma, mas exibe uma capacidade sofisticada de adaptar seu local de ligação para se adequar a diferentes projetos arquitetônicos.
Esta pesquisa abre caminhos interessantes para exploração futura. Squires e sua equipe planejam investigar outros mecanismos de proteção dentro do ficobilissoma, incluindo “interruptores” e “fusíveis” que regulam a captura e o fluxo de energia em resposta às mudanças nas condições de luz. A compreensão de como estes elementos intricados funcionam em conjunto fornecerá conhecimentos mais profundos sobre a notável resiliência das cianobactérias e inspirará novas abordagens biomiméticas para a engenharia de plantas mais adaptáveis e até mesmo de tecnologias energéticas sustentáveis.
