Gli scienziati scoprono come l’acqua reagisce con la luce nella fotosintesi: si aprono così nuove porte all’energia pulita

Ci sono cose che la natura fa in modo straordinario, tra queste la fotosintesi clorofilliana. Dopo 50 anni di ricerche, si è finalmente scoperto come l’acqua reagisce davvero con la luce, portando alla sintesi di glucosio, energia chimica per le piante, e ossigeno, molecole fondamentale per la vita. La scoperta, pubblicata su Nature, apre le porte anche a nuove soluzioni per l’energia pulita

II “motore” della fotosintesi clorofilliana, tra i meccanismi più incredibili della natura, dopo 50 anni è finalmente del tutto compreso: un team di ricercatori guidati dall’Università degli Studi dell’Aquila è riuscito a ricostruire il meccanismo di un importantissimo passaggio del processo che porta alla sintesi di glucosio, energia chimica per le piante, e ossigeno, molecola fondamentale per la vita. Un successo straordinario che apre le porte anche a nuove soluzioni per l’energia pulita.

La fotosintesi alimenta la vita sulla Terra di fatto immagazzinando l’energia del sole: i raggi solari infatti sono il motore di questo meccanismo che porta alla formazione del glucosio e dell’ossigeno a partire da anidride carbonica e acqua (il nome fotosintesi significa proprio “sintesi tramite luce”).

6CO₂ + 6H₂O + energia solare → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Ma il meccanismo esatto di questo processo non era mai stato del tutto compreso. Era infatti già noto già da 50 anni come l’odierna atmosfera ricca di ossigeno fosse il risultato della scissione dell’acqua nel complesso cluster chiamato fotosistema II e come la formazione della molecola indispensabile per la respirazione iniziasse in un “punto” specifico di questo cluster, ove si accumulano quattro lacune di elettroni (lo stato S4).

Qui risolviamo questa fase chiave della formazione di ossigeno fotosintetico e il suo ruolo meccanicistico cruciale

scrivono i ricercatori

Lo studio è stato condotto monitorando 230.000 cicli di fotosistemi adattati al buio con una sofisticata spettroscopia infrarossa e combinando i risultati con simulazioni al computer. I ricercatori hanno così dimostrato che nello stato S4 l’ossigeno è sotto forma di radicale, ovvero con un elettrone libero, che rapidamente si combina formando molecole di O₂.

In concomitanza con le precedenti scoperte nelle indagini sperimentali e computazionali, emerge un quadro atomistico convincente della formazione fotosintetica di O₂ – concludono gli scienziati – I nostri risultati forniscono approfondimenti su un processo biologico che probabilmente si è verificato invariato negli ultimi tre miliardi di anni, che prevediamo possa supportare la progettazione basata sulla conoscenza di sistemi artificiali di scissione dell’acqua

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Come non pensare quindi all’energia pulita, in particolare al solare: la ricerca potrebbe fornire in particolare informazioni utili per esempio alla conversione di questa in carburanti green, ma anche per nuovi materiali che incrementino l’efficienza del fotovoltaico, quella meravigliosa tecnologia che trasforma l’energia del sole in elettricità.

Il lavoro è stato pubblicato su Nature.

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Fonti: Università degli Studi dell’Aquila / Nature

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