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Diseño espectacular en la fotosíntesis

Blog octubre 12, 2021
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Tiempo de lectura: 4 minutos

por Roberto E. Biaggi, Ph.D.

¿Alguna vez escucharon hablar de la rubisco? Todos los seres vivos necesitan energía para poder desarrollarse. Nosotros, que somos los únicos que podemos analizar y reflexionar sobre estas cosas, también requerimos energía para pensar y actuar. Por ejemplo, para que nuestro corazón pueda latir debe contraer las fibras del miocardio, que dependen de la energía química del ATP (adenosín trifosfato), que depende de energía química en los enlaces moleculares, que depende de la energía en los alimentos, que depende de la fotosíntesis, que depende de la luz, etc. Estamos ante una serie causal esencial. Si cualquiera de estas causas faltara, por ejemplo, la fotosíntesis, el efecto tampoco ocurriría.

Detengámonos en esta causa esencial: la fotosíntesis. ¿Sabían que nosotros, los humanos, consumimos 250ml de oxígeno puro por minuto? Siempre decimos que necesitamos oxígeno para vivir. Y es cierto, todos los eucariotas, incluyendo los organismos superiores como plantas y animales, necesitan oxígeno para vivir. Pero, ¿para qué específicamente se necesita el oxígeno? Para que puedan ocurrir las reacciones químicas que producen energía en la respiración celular (el proceso se denomina fosforilación oxidativa), fabricando el ATP que es la molécula bioquímica que aporta energía para casi todo trabajo del cuerpo humano que requiere energía.

Y ¿de dónde salió ese oxígeno? Del aire de la atmósfera. Pero ¿cómo es que ese oxígeno siempre está disponible en forma de O2 en un porcentaje de cerca del 21%? Gracias a la fotosíntesis. Las algas verdes y cianobacterias de los océanos producen un 70% del oxígeno libre producido en la tierra y las plantas terrestres el resto. De esta manera, la fotosíntesis, al partir las moléculas de agua y gracias a la luz en las reacciones luminosas de los fotosistemas en las membranas tilacoidales (en las algas y las plantas estas membranas están en organelos especiales llamados cloroplastos) produce oxígeno. ¡Qué diseño fantástico en esta maquinaria, que incluye moléculas, estructuras, motores y reacciones ricos en información!

Y eso no es todo. Resulta que otro aspecto esencial de la fotosíntesis es la conversión de la energía de la luz en energía química que se almacena en los alimentos. Esta energía química se almacena en moléculas de carbohidrato, como el azúcar y el almidón. Este proceso de síntesis genera reacciones que no dependen directamente de la luz. Se lo conoce como el ciclo de Calvin. Y así se fija el dióxido de carbono de la atmósfera que se une a una molécula orgánica existente: el rubisco. Su nombre es más largo: ribulosa 1.5-bifosfato carboxilasa/oxigenasa. Y con el ATP y otra molécula energética producida en la fase luminosa, terminan fabricando carbohidratos como la glucosa. El rubisco es una enzima proteica (depende de información genética) y la más abundante en la biósfera. Además, forma el 40% del contenido total de proteína en las plantas. Y más aún, se ha calculado que más del 90% del carbono orgánico en la biomasa del planeta es producto de la acción del rubisco.

Al analizar estos datos, algunos piensan que, de acuerdo a la evidencia científica, es astronómicamente imposible que la fotosíntesis haya evolucionado. En una teoría reciente, los autores concluyen que el rubisco pudo evolucionar para alcanzar un punto de “perfección casi perfecta” en muchas plantas. En otras palabras, está casi perfectamente optimizado. El rubisco es la “piedra angular” de la autotrofía, y esta enzima presenta un rompecabezas “abominablemente desconcertante” -en el lenguaje de Darwin- para explicar su origen y excepcional funcionalidad.

Observemos el agua de los océanos. En ella existen organismos fotosintéticos fantásticos como las cianobacterias. Una de ellas, descubierta en 1986 y llamada Prochlorococcus marinus, que es el organismo unicelular fotosintético más pequeño de la Tierra, con solo media milésima de milímetro de tamaño, es tan abundante que entre todas pesan el doble que todos los humanos del mundo. No solo producen un gran porcentaje del oxígeno global por la fotosíntesis, sino que junto a otra cianobacteria similar, fijan 50% del carbono marino. Son máquinas fotosintéticas extremadamente eficientes.

Y por si esto fuera poco, en estas cianobacterias la enzima rubisco está en compartimentos llamados carboxisomas, que son microcompartimentos bacterianos (BMC) de forma geométrica icosaedral (20 caras triangulares), y con todas las proteínas y moléculas necesarias para la fijación de carbono en la fabricación de carbohidratos. Estos carboxisomas están hechos de proteínas especiales que forman las facetas del icosaedro, todas especificadas por información compleja, codificada en los genes y plegadas de manera precisa para esta función especial.

Todo esto en sí es fantástico, pero más aún cuando pensamos que en el universo existe un “extraordinario conjunto de coincidencias”, que hace que la creación de oxígeno a través de la fotosíntesis sea posible, desde la energía específica en las longitudes de onda de la luz visible, hasta las propiedades únicas del agua, todo este grado de sintonía fina para la vida grita diseño inteligente. Y si agregamos el hecho de que el carbono es la base de la estructura bioquímica de los seres vivos, y el papel que juega la fotosíntesis a través del rubisco en la fijación del carbono y la fabricación de carbohidratos como fuente de materia y energía para los organismos, y en particular nosotros, vemos el propósito y significado de todo esto. ¡Un poderoso e inteligente Diseñador tuvo y tiene todo esto en mente, y no podemos más que agradecer y adorar a nuestro amante Creador!

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