Investigadores australianos han descubierto cómo las algas que sobreviven en ambientes muy pobres de luz son capaces de encender y apagar un extraño fenómeno cuántico que se produce durante la fotosíntesis.
La función en las algas de este fenómeno, conocido como coherencia, sigue siendo un misterio, pero se cree que podría ayudarles a cosechar la energía del sol con mucha más eficiencia. La elucidación de su papel en un organismo vivo podría conducir a avances tecnológicos importantes como construir mejores células solares orgánicas y dispositivos basados en la cuántica.
Esta investigación se enmarca en un campo emergente denominado biología cuántica, que registra evidencia creciente de que los fenómenos cuánticos están operando en la naturaleza y no sólo en el laboratorio. Este fenómeno podría explicar cómo las aves pueden navegar utilizando el campo magnético de la tierra.
El estudio observó pequeñas algas unicelulares llamadas criptofitas que prosperan en el fondo de los charcos de agua o bajo el hielo grueso, donde hay muy poca luz. La mayoría de estas algas tienen un sistema captador de luz, donde la coherencia cuántica está presente, dijeron los científicos. Encontraron una clase de algas donde se ha desactivado este sistema, debido a una mutación genética que altera la forma de una proteína captadora de luz.
Este hallazgo significa que seremos capaces de descubrir el papel de la coherencia cuántica en la fotosíntesis mediante la comparación de los organismos con estos dos tipos diferentes de proteínas, sostuvieron los investigadores.
En el extraño mundo de la física cuántica, un sistema que sea coherente puede existir en muchos estados diferentes al mismo tiempo, este es el efecto conocido como superposición. Este fenómeno se observa, por lo general, sólo en condiciones de laboratorio estrictamente controladas. De manera que este hallazgo sorprendió a los científicos cuando, en 2010, descubrieron que la transferencia de energía entre las moléculas en los sistemas de recolección de luz, de dos especies diferentes algas, era coherente.
El mismo efecto se ha encontrado en bacterias verdes del azufre que también sobreviven en ambientes muy bajos de luz. La suposición podría aumentar la eficiencia de la fotosíntesis, lo que permite que las algas y las bacterias sobrevivan casi sin ninguna luz, sostienen los científicos.
El siguiente paso será comparar la biología de las diferentes criptofitas, que viven en distintos nichos ambientales, para averiguar si el efecto de coherencia cuántica está ayudando a su supervivencia.
La investigación se ha publicado en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, PNAs.