La fotosíntesis es la razón por la que, en este planeta, la vida ha alcanzado el punto que conocemos. ¿Por qué? Gracias a la fotosíntesis, las plantas, los productores primarios, convierten la luz del sol y el dióxido de carbono del aire en azúcares, es decir, alimento. Y aunque existen otros procedimientos, si no fuera por este proceso, el planeta tal y como lo conocemos, sería completamente distinto. Pero, ¿y si usáramos esta reacción para "deconstruir" en vez de para crear moléculas nuevas? Un grupo de investigadores ha conseguido entender como utilizar una especie de fotosíntesis inversa para hacer otros productos costosos y difíciles de obtener. Con ella, muchos procesos industriales podrían volverse más sencillos, económicos y limpios. Y todo gracias a unas proteínas en concreto.

Monooxigenasas, piezas clave en la "fotosíntesis inversa"

Las monooxigenasas son enzimas, proteínas encargadas de ayudar a que se realice un proceso metabólico. Son indispensables en todo tipo de reacciones para la vida. Pero también pueden utilizarse para procesos industriales. Por ejemplo, para producir biocombustibles y otros productos. Las monooxigenasas son la clave para realizar algunas de las reacciones químicas más complejas que conocemos a nivel industrial. Estas enzimas necesitan un "donante de electrones", es decir, una molécula que por su estructura química sea capaz de ceder un electrón. Este electrón es la "moneda de cambio" energética que utiliza la enzima para realizar la reacción. En la naturaleza, las moléculas de ácido ascórbico o vitamina C, por ejemplo, ceden electrones a las monooxigenasas. "Llevabamos trabajando con estas enzimas mucho tiempo", cuenta para Hipertextual el profesor Claus Felby, de la Universidad de Copenhagen y principal investigador tras el hallazgo, "cuando comenzamos a preguntarnos por qué reaccionaban tan lentamente. Entonces se nos ocurrió que uno de los donantes de electrones más potentes de la naturaleza es la clorofila".

monooxigenasa
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"Entonces se nos ocurrió que uno de los donantes de electrones de la naturaleza es la clorofila"Efectivamente, la clorofila es uno de los puntos más importantes de la fotosíntesis ya que su capacidad para donar electrones es esencial a la hora de convertir la energía del sol en esa "moneda de cambio" energética de la que hablábamos. Por supuesto, este proceso sirve para sintetizar materia, un proceso complicado e indispensable. "Empezamos a utilizar la clorofila con las monooxigenasas, comenzando la casa "por el tejado". Lo probamos y salió bien. A partir de aquí, se inició la investigación", explica el Dr. Felby. Al combinar la clorofila con las monooxigenasas se vuelven mucho más "activas", pudiendo realizar reacciones que de otra manera resultan imposibles. Así aparece la "fotosíntesis inversa", haciendo referencia a que el proceso utiliza clorofila para hacer justo lo contrario que la fotosíntesis, a nivel metabólico. Eso sí, en esta ocasión juegan un papel clave las monooxigenasas, estas enzimas tan características.

"El martillo de Thor"

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Greg Brave | Shutterstock

En realidad, estas reacciones ya están presentes en la naturaleza. Existen varios organismos que emplean las monooxigenasas para "destruir" moléculas en procesos de ataque y digestión. "Observamos que un hongo patogénico utiliza estas enzimas como si del "martillo de Thor" se tratase. Una vez dentro de las células de la planta, el hongo comienza a liberar monooxigenasas y empieza una oxidación muy poderosa que mata al hospedador", cuenta el Dr. Felby. Otro proceso donde probablemente se emplean las enzimas es en el procesado de la materia orgánica del suelo del bosque, donde, explica el profesor, su equipo cree que la luz juega un papel fundamental activando esta fotosíntesis inversa. Todavía se conocen pocos procesos donde se utilice esta reacción para procesar materia. Sin embargo, cada vez hay más indicios de su existencia, tal y como muestra el estudio. Pero lo más importante es la implicación que tienen dichos indicios. Y es que esta fotosíntesis inversa puede utilizarse en nuestro beneficio.

Revolucionando la industria

"Imagina que no necesitas ni vapor ni electricidad para que funcione tu industria, sino que puedes usar la luz del sol", comenta el profesor Felby. "El hecho de poder utilizar directamente la luz para dirigir una reacción muy eficiente en algunas de las reacciones más complicadas significa que podemos reducir enormemente la cantidad de energía necesaria". Esto supone no solo una mejora en gasto energético sino, también, una reducción en la contaminación que emitimos. Esto se debe a la mejora en la eficiencia de la reacción así como en la contaminación menor debida a una menor necesidad de energía. "Podemos transformar la producción industrial de combustibles y químicos por completo, reduciendo enormemente la polución".

"Podemos transformar la producción de combustibles y químicos por completo, reduciendo enormemente la polución"Pero la investigación describe la reacción. Todavía no tenemos una aplicación práctica a nivel industrial. ¿Cuánto tiempo podría tardar algo así en ser usado para mejorar la producción? "No demasiado. Podríamos ver el proceso en la industria de 2 a 5 años desde ahora. Los pigmentos y enzimas están disponibles a nivel comercial". La cuestión es buscar el proceso concreto que los aproveche de la mejor manera. Probablemente la primera aplicación verá la luz en la síntesis de biocombustibles y plásticos. También puede utilizarse para la reducción de materia orgánica y su conversión en otros productos. Las aplicaciones son muy numerosas pues las monooxigenasas son moléculas ampliamente empleadas por la naturaleza para todo tipo de reacciones. Otra piedra más que pavimenta el camino de la biotecnología en la búsqueda de un futuro más brillante, limpio y eficiente.