La fotosintesi ha letteralmente cambiato il nostro mondo. Le piante che "mangiano" la luce solare ed "espirano" ossigeno hanno trasformato l'intera atmosfera terrestre in quella che ora respiriamo e alimentano i nostri ecosistemi con energia.

Ora i ricercatori hanno catturato un'astuta specie di batteri con la tecnologia di fotosintesi rubata. E il loro dispositivo molecolare che mangia luce è diverso da quelli che abbiamo mai visto.

"L'architettura del complesso è molto elegante. Un vero capolavoro della natura", afferma Michal Koblizek dell'Istituto di microbiologia dell'Accademia ceca delle scienze. "Non ha solo una buona stabilità strutturale, ma anche una grande efficienza di raccolta della luce".

Anche se sappiamo già di molti batteri fotosintetici , ciò che sta accadendo all'interno del deserto del Gobi  Gemmatimonas phototrophica è unico. 

A un certo punto, durante la storia del batterio, ha rubato un'intera suite di geni correlati alla fotosintesi da un proteobatterio più antico , un phylum di batteri completamente diverso.

Questo mette in mostra il potere delle capacità di trasferimento genico orizzontale dei batteri (famigerati per la facile diffusione della resistenza agli antibiotici ), consentendo a un tipo completamente diverso di organismo di ottenere poteri che mangiano la luce solare.

Questo complesso di molecole nuovo per la scienza, altamente stabile, che cattura la luce solare ha un centro di reazione centrale, un anello interno che cattura la luce solare visto prima  in  altri batteri e un nuovo tipo di anello esterno.

Insieme, questi tre componenti lo rendono più grande dei complessi fotosintetizzanti precedentemente descritti.

Complesso fotosintetico di Gemmatimonas phototrophica . (Tristan I. Croll/Università di Cambridge)

Gli anelli esterni catturano la luce solare, con l'anello extra che aggiunge bande di assorbimento di 800 e 816 nm all'assorbimento di 868 nm dell'anello interno. Quindi incanalano i fotoni catturati verso il centro di reazione dove si trovano i cromofori , come i pigmenti di clorofilla verde nelle piante.

È qui che avviene la fotosintesi. La luce solare catturata eccita i cromofori nel trasferire i loro elettroni lungo un percorso che induce gli atomi dall'acqua in una serie di reazioni che utilizzano l'anidride carbonica per produrre zuccheri.

I frammenti di luce diventano parte dell'energia di legame che lega insieme le molecole di zucchero: le stesse che noi animali possiamo poi dividere per ottenere la nostra energia.

Il centro di reazione di G. phototrophica è simile a quelli che si trovano nei proteobatteri e ha gli stessi cromofori visti nei batteri viola che mangiano la luce solare . Tuttavia, differisce da altri centri di reazione noti con una disposizione unica di molecole stabilizzanti.

Mentre questa struttura fotosintetizzante richiederebbe più energia per essere costruita rispetto ad altri tipi più familiari, spiegano i ricercatori , "questo potrebbe essere compensato dalla sua straordinaria stabilità e la robustezza del... complesso rappresenta probabilmente un vantaggio evolutivo".

"Questo studio strutturale e funzionale ha implicazioni interessanti perché mostra che G. phototrophica ha evoluto in modo indipendente la propria architettura compatta, robusta e altamente efficace per la raccolta e l'intrappolamento dell'energia solare", afferma il biologo strutturale dell'Università di Sheffield Pu Qian.

Un giorno, a nostra volta, potremmo anche essere in grado di rubare gli antichi segreti della fotosintesi di G. phototrophica per costruire un futuro della biologia sintetica a energia solare  .

Questa ricerca è stata pubblicata su Science Advances .

Originariamente pubblicato su Science Alert.