Un modelo científico basado en la biología cuántica de la fotosíntesis comprobó la razón por la cual las plantas son verdes.
Los resultados del estudio publicados en la revista Science señalan que se debe a la forma de transformar la energía de la luz en energía química.
“Las plantas verdes aparecen verdes y las bacterias púrpuras aparecen púrpuras porque solo las regiones específicas del espectro del que absorben son adecuadas para la protección contra la energía solar que cambia rápidamente”. Así lo define el físico Nathaniel M. Gabor, de la Universidad de California.
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Cuando la luz del sol que brilla en una hoja cambia rápidamente. Por ello las plantas deben protegerse de las repentinas oleadas de energía solar. Para hacer frente a estos cambios, los organismos fotosintéticos, desde plantas hasta bacterias, desarrollan diversas estrategias.
El modelo científico elaborado reproduce una característica general de la recolección de luz fotosintética. Este fenómeno es observado además en muchos organismos fotosintéticos.
Según los investigadores el proceso consiste en que las plantas recogen la energía solar mediante moléculas de clorofila unidas a proteínas. En la fotosíntesis la recolección de energía luminosa comienza con la absorción de la luz solar.
Modelo científico de redes
Para abordar el estudio del fenómeno el modelo de los investigadores adquirió ideas de redes complejas. Se trata de explorar operaciones como en redes de teléfonos celulares, cerebros y la red eléctrica. El modelo científico representa una red capaz de ingresar luz de dos colores diferentes y producir una tasa constante de energía solar.
Sin embargo, esta elección inusual de solo dos entradas deriva en consecuencias importantes. “Nuestro modelo muestra que al absorber sólo colores de luz muy específicos, los organismos fotosintéticos pueden protegerse automáticamente contra cambios repentinos o ruido en la energía solar. Resulta en una conversión de energía notablemente eficiente”, señaló Gabor, docente de Física y Astronomía y director del estudio.
El profesor Gabor estudia la fotosíntesis desde hace más de una década, cuando estudiaba el doctorado en la Universidad de Cornell. Le inquietaba saber el por qué las plantas rechazaban la luz verde, la luz solar más intensa. Luego abordó el fenómeno con físicos y biólogos de todo el mundo. Comenzó entonces a comprender más sobre métodos estadísticos y la biología cuántica de la fotosíntesis.
Células solares
Los científicos demostraron que el modelo funciona en otros organismos fotosintéticos además de las plantas verdes. Además el modelo científico identificaba una propiedad general y fundamental de la recolección de luz fotosintética. El estudio muestra cómo, al elegir dónde absorbe la energía solar en relación con el espectro solar incidente, puede minimizar el ruido en la salida. Esta información se puede utilizar para mejorar el rendimiento de las células solares.
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Rienk van Grondelle, físico experimental de la Vrije Universiteit Ámsterdam y coautor del trabajo, precisó algo importante. Dijo que los espectros de absorción de ciertos sistemas fotosintéticos seleccionan ciertas regiones de excitación espectral que cancelan el ruido y maximizan la energía almacenada.
“Este principio de diseño muy simple también podría aplicarse en el diseño de células solares artificiales”, añadió.
