Davide Castelvecchi, Investigación y Ciencia, noviembre de 2009.
Cuando el sol brilla, las plantas verdes descomponen el agua (H2O) para obtener electrones y protones, utilizar esas partículas para convertir el dióxido de carbono (CO2) en glucosa (C6H12O6) y desprender oxígeno (O2) como producto residual. Ese proceso es de lejos el más complejo y extendido de todas las versiones conocidas de la fotosíntesis, que transforman la luz de determinadas longitudes de onda en energía química. (Las investigaciones han apuntado que ciertos hongos unicelulares utilizan rayos gamma de alta energía: se han hallado colonias de estos hongos desarrollándose en el interior de un reactor nuclear fundido en el accidente de Chernobil). La utilización del agua como reactivo de la fotosíntesis, en lugar de otras sustancias más escasas, como el ácido sulfhídrico (H2S), permitió que, andando el tiempo, la vida surgiera y prosperara en cada rincón del planeta.
La fotosíntesis basada en la descomposición del agua fue “inventada” por los antepasados de las actuales cianobacterias, también conocidas como algas cianofíceas o verde-azuladas. Los organismos que hoy realizan ese tipo de fotosíntesis, incluidas las plantas, las algas verdes y por lo menos un animal (la babosa marina Elysia chlorotica), poseen cloroplastos, orgánulos que parecen provenir de lo que en el pasado eran cianobacterias simbióticas. Todos emplean alguna forma del pigmento clorofila, a veces en combinación con otros pigmentos. La fotosíntesis empieza cuando una serie de moléculas de clorofila absorbe un fotón y dirige la energía de éste hacia la escisión de moléculas de agua.
Pero el agua es una molécula excepcionalmente resistente para intervenir en la fotosíntesis. Obtener los electrones del agua y dotarles de energía suficiente para sintetizar glucosa exige la participación de dos grupos independientes de moléculas de clorofila ligeramente distintas (y un sistema de más de 100 tipos de proteínas). Las formas más simples de fotosíntesis utilizan uno u otro grupo, pero no ambos. El misterio es: ¿cuál de ellos apareció primero en la evolución y cómo terminaron combinándose? “Es una pregunta para la que no tenemos respuesta”, afirma Robert Blankenship, de la Universidad de Washington en San Luis.
Los científicos ignoran también cuándo aprendieron las cianobacterias a descomponer el agua. Algunos datos sugieren que posiblemente ya lo hicieran hace 3200 millones años. Sin duda, la reacción sucedía hace al menos 2400 millones de años, cuando el oxígeno pasó de ser un gas inusual a representar el segundo más abundante de la atmósfera, un cambio sin el cual nunca habrían existido animales multicelulares complejos con capacidad de formular preguntas científicas.
