Confirman como algunas bacterias acuáticas transfieren la energía captada por carotenoides a través de bombas de protones

Rosa León en su Laboratorio en la Universidad de Huelva

Un nuevo estudio internacional amplía el conocimiento de los carotenoides de las arqueas y las bacterias como antenas de captación de la luz y su transformación en energía en los océanos y aguas continentales.

Tres investigadoras de la Universidad de Huelva que forman parte de un equipo internacional han confirmado en una publicación en la prestigiosa revista científica Nature cómo funciona la captación de la energía solar mediante las bombas de rodopsinas, con una capacidad que “puede superar a la que se lleva a cabo por la fotosíntensis”.

Según explica al respecto Rosa León, investigadora de la Universidad de Huelva y co-autora del trabajo publicado en Nature, las proteínas retinianas, rodopsinas tipo I (relacionadas con las rodopsinas tipo II, responsables de la visión en animales) están presentes en más de la mitad de las bacterias y arqueas no fotosintéticas de los ambientes acuáticos. Prácticamente la mitad de ellas, señala, podrían tener un segundo grupo cromóforo, que capta la luz y se la transmite al retinal.

Estas rodopsinas actúan como bombas de protones o iones, convirtiendo la energía del Sol en energía química y contribuyendo al metabolismo de las bacterias.

La participación de carotenoides hidroxilados, como la luteína y la zeaxantina, que son muy abundantes en la naturaleza, incrementa el rango de radiaciones que las bombas rodopsinas pueden captar y evidencia la importancia que estos pigmentos-antenas pueden tener en la fototropía basada en rodopsinas y en los flujos de energía en las aguas oceánicas y continentales.

Hasta hace poco, se consideraba que los principales pigmentos implicados en la captación y la transformación de la energía solar eran las clorofilas, a través de la fotosíntesis, pero la contribución del retinal, asistido en muchos casos por carotenoides, en los organismos heterótrofos acuáticos puede ser incluso superior a la de la fotosíntesis.

Estos resultados, añaden, revelan la importancia de la fotoheterotrofía, que es el metabolismo basado en la captación de luz y la asimilación de carbono orgánico, y la necesidad de estudiarlo más a fondo. Poco explorado aún, señala Rosa León, el estudio de este metabolismo “puede cambiar los paradigmas de flujo de materia y energía en la naturaleza y tener gran importancia en la ecología marina”.

El grupo crómoforo esencial de las rodopsinas es el retinal. Hasta la fecha, solo se habían encontrado dos o tres casos de bacterias en las que un segundo cromóforo de naturaleza isoprenoide contribuye a la captación de luz y a su transferencia hacia el retianal. En este caso se trata de los cetocaroteoides salinixantina y equinenona en salinibacter y la cianobacteria Gloeobacter violaceus , respectivamente.

La salinixantina que actua como antena o cromoforo secundario en la xantorodopsina es el más estudiado y se descubrió en las Marismas de Santa Pola gracias a investigadores de la Universidad de Alicante.

Ahora se revela que la presencia de este segundo grupo cromóforo no es algo excepcional o exclusivo de ambientes extremos, sino que podría ser un hecho muy generalizado y en el que intervienen carotenoides hidroxilados y muy abundantes.