Un aspetto della fotosintesi che ancora non conoscevamo

I cloroplasti, organuli cellulari che contengono la clorofilla. Imagecredit: Wikimedia Commons

Clorofilla: una molecola straordinaria e complessa che è stata progettata dalla natura per consentire alla vita vegetale di svolgere quella sbalorditiva trasformazione fisica che è la fotosintesi.

Non ha nulla a che fare con il cloro, con cui tuttavia ne condivide parte dell’etimologia χλωρός (chloros “verde”) e φύλλον (phyllon “foglia”), infatti entrambi assumono una colorazione verde, ma mentre quella dell’alogeno è decisamente venefica e lascia un senso di sterilità, la clorofilla è sinonimo di vita e di prosperità.

La sua molecola è affine a quella delle porfirine, come il pigmento chiamato eme (un componente delle proteine del sangue come l’emoglobina), ma al suo interno porta sempre un atomo di magnesio che coordina la struttura complessa.

Il diverso assorbimento dello spettro luminoso nelle clorofille a e b. Imagecredit: Wikimedia Commons

Ne esistono diverse varianti, le cui strutture si differenziano per i gruppi sostituenti che occupano le posizioni contraddistinte da alcuni atomi della catena di carbonio, e per un legame presente tra il C17 e il C 18, che può essere singolo o doppio. In natura le più diffuse sono la clorofilla a e la clorofilla b, ma esistono in quantità minori, e limitate alle alghe ed ai cianobatteri, anche le varietà c1, c2 (quasi del tutto simili) e d, ciascuna avente una precisa zona dello spettro luminoso di propria competenza.

Ed ecco che arriva il fattore imprevisto: dopo sessant’anni dalla scoperta dell’ultima tipologia di clorofilla, ecco che ne spunta una nuova, la clorofilla f, di cui nessuno nemmeno sospettava l’esistenza. E il fattore imprevisto è da manuale, una serendipità scaturita durante una ricerca sugli stromatoliti, strutture sedimentarie  generati dalla remota attività di microrganismi  fotosintetici bentonici come  procarioti (ad esempio cianobatteri), ma anche microscopiche alghe eucariotiche.

La storica scoperta pubblicata su Science, sfida la nostra comprensione dei limiti fisici della fotosintesi, rivelando che piccoli cambiamenti molecolari della struttura della clorofilla, potrebbe permettere di sopravvivere in qualsiasi ambiente della Terra, anche il più buio e ostile.

Fino a poco tempo  fa, infatti, si pensava che la fotosintesi si verificasse nella parte dello spettro visibile, tra 400 nm e 700 nm, e che l’assorbimento della clorofilla fosse strettamente limitato a questa ristretta banda elettromagnetica.

Questo credenza vacillò nel 1996, quando gli scienziati trovarono un cianobatterio che fotosintetizzava a 710 nm, nella vicinissima regione infrarossa – utilizzando una molecola di clorofilla modificata, la clorofilla d.

Sezione trasversale delle stromatoliti. Gli strati sono differenti comunità microbiche, ciascuna con fisiologie specifiche. Imagecredit: PhysOrg

Adesso le regole del processo necessitano nuovamente di una revisione, con questa nuova forma di clorofilla che raggiunge anche i 720 nm, posizionandola di fatto come la clorofilla più “rossa” che si conosca. Sfruttare una banda di radiazioni a minor energia, significa molto per i cianobatteri: queste sono infatti le uniche radiazioni dello spettro luminoso che penetrano la struttura degli stromatoliti, rendendo così possibile la loro esistenza.

Secondo il Dott. Min Chen dell’Università di Sydney “Scoprire questo nuova clorofilla ha ribaltato completamente il tradizionale concetto  che la fotosintesi ha bisogno di luce ad alta energia”. “È sorprendente che questa nuova molecola, con una semplice modifica nella sua struttura chimica, sia in grado di assorbire luce con energia così scarsa. Questo significa che gli organismi fotosintetici possono utilizzare una parte molto più ampia dello spettro solare di quanto si pensasse, e che l’efficienza della fotosintesi è molto più estesa di quanto avremmo mai immaginato”.

“La clorofilla f, con la sua capacità di assorbire nell’infrarosso, può avere numerose applicazioni in settori inerenti le biotecnologie vegetali e  nel campo promettente della bioenergia“.

Qualunque cosa si potrà ottenere da questa scoperta, indubbiamente apre la nostra mente a quanto sia apparentemente illimitato il possibile adattamento che gli organismi sono in grado di escogitare per sopravvivere nell’ambiente che li ospita, e dovrebbe essere un ulteriore monito per farci comprendere l’infinità della nostra ignoranza sulla natura. Augh!

Fonte: PhysOrg, Science

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