fotosintesi

Ecco come le piante hanno imparato con l’evoluzione a non sprecare energia


In molti ritengono che le alghe – per la loro elevata efficienza nel trasformare la luce in energia – saranno il cibo e la sorgente di biocombustibili del futuro, una risorsa da sfruttare in uno scenario in cui ci saranno sempre più bocche e la distribuzione del cibo sarà via via sempre più disuguale. Un vantaggio tutt’altro che piccolo: una certa superficie di alghe produce 50 volte l’energia che produrrebbe la stessa superficie coltivata a mais. Per contro gli investimenti iniziali per la costruzione dei fotobioreattori dove crescono le alghe sono più elevati rispetto alle coltivazioni tradizionali con la necessità di ottenere il massimo rendimento specifico.

L’algologia sperimentale è una scienza recente e ancora in via di sviluppo, una delle domande fondamentali a cui si cerca di rispondere è perchè nei fotobioreattori, dove le alghe sono molto concentrate, di fatto crescono meno di qanto ci si aspetta e “sprecano” energia luminosa. Anche le piante hanno concentrato la loro fotosintesi, localizzandola nelle foglie, ma se la cavano molto meglio.

Oggi, un team italiano è riuscito a comprendere perché questo accade, una scoperta che si rivelerà determinante per “insegnare” alle alghe a imparare dalle piante, sfruttando al massimo le loro potenzialità in termini di efficienza energetica.

La ricerca, pubblicata su Nature Plants, è stata condotta da un gruppo di ricercatori dell’Università di Verona, un team dell’IIT di Genova e del Politecnico di Milano.

Per capire la differenza tra piante e alghe si consideri che i meccanismi alla base della fotosintesi prevedono che i due (foto) sistemi: il fotosistema secondo porta gli elettroni ‘a metà strada’, successivamente il fotosistema primo li raccoglie e li porta alla CO2 che viene trasformata in zuccheri. I due fotosistemi debbano operare alla stessa velocità, spiega Roberto Bassi, uno dei ricercatori dell’ateneo scaligero che ha condotto lo studio. Nelle alghe unicellulari cresciute nei fotobioreattori uno dei due lavora meno dell’altro e gli elettroni prodotti in eccesso da quest’ultimo reagiscono con l’ossigeno provocano danni e perdita di efficienza.

Entrambi i fotosistemi sono costituiti da due parti: un meccanismo che trasporta gli elettroni e un sistema che raccoglie i fotoni, cioè la luce. A differenza degli organismi unicellulari che ricevono la luce da tutte le direzioni e in quantità sufficiente per PSI e PSII, negli organismi pluricellulari la qualità della luce cambia a seconda dello strato cellulare in cui si trovano i fotosistemi: gli strati cellulari superiori, con il loro contenuto in clorofilla sottraggono agli strati inferiori proprio i fotoni che vengono meglio assorbiti dalle antenne fotosintetiche.

“Quello che abbiamo scoperto oggi è che l’evoluzione ha aiutato le piante a far fronte a questo ostacolo – prosegue Bassi – facendo in modo che l’antenna del PSI si sia differenziata da quella del PSII per assorbire i fotoni a lunghezze d’onda diverse. In questo modo la piccola dimensione dell’antenna del PSI viene compensata con l’assorbimento di una dose maggiore di fotoni.” Se le piante hanno trovato da sole questo modo di risolvere il problema durante milioni di anni di evoluzione, le alghe unicellulari non riescono a farlo nelle condizioni di alta concentrazione imposte dalle colture industriali. “Le alghe nei fotobioreattori vanno letteralmente in crisi – spiega Bassi – perché il PSII procede più velocemente del PSI intasando il sistema. Con questa scoperta abbiamo aperto la strada a nuove interessanti possibilità per il futuro, come fornire alle alghe l’informazione, sotto forma di sequenze di DNA, perchè il PSI delle alghe si possa dotare di un’antenna più efficente simile a quella delle piante”.

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