Imagen de un antocerote (un tipo de briófito, emparentado con los musgos). A la izquierda, como lo vé al natural el ojo humano, con el predominio del color verde característico de la clorofila. A la derecha muestra al mismo organismo de color rojo debido a la emisión de fluorescencia de sus moléculas de clorofila, cuando es iluminado con una luz ultravioleta invisible al ojo humano y semajante a la del sol.
La investigadora Beatriz Fernández Marín, adscrita al Departamento de Botánica, Ecología y Fisiología Vegetal de la Universidad de La Laguna es una de las coautoras de un artículo aparecido hoy, lunes 9 de agosto, en la prestigiosa revista internacional Nature Plants. El artículo, que indaga en las propiedades fluorescentes de la clorofila para conocer mejor el mecanismo de la fotosíntesis, se titula ‘Chlorophyll a fluorescence illuminates a path connecting plant molecular biology to Earth-system science‘, y su autor principal es Albert Porcar-Castell, de la Universidad de Helsinki.
Como explica la propia investigadora, en este trabajo han participado expertos en fotosíntesis de todo el mundo que trabajan en distintos campos, desde el molecular hasta el de la teledetección con satélite. Estos esfuerzos se han aunado para presentar la conexión entre la fotosíntesis y la fluorescencia de la clorofila directamente inducida por la luz solar (“solar induced fluorescence: SIF en sus siglas inglesas); destacar los retos aún pendientes en su interpretación y enfatizar la necesidad de colaboraciones multidisciplinarias para hacer realidad las nuevas aplicaciones de estas técnicas.
La contribución a esta publicación del grupo de Ecofisiología Vegetal de la Universidad de La Laguna se ha centrado en la escala intermedia (desde el cloroplasto hasta el nivel de planta) y con una perspectiva ecofisiológica (de interacción entre los organismos fotosintéticos y su ambiente, fundamentalmente con factores abióticos).
Fluorescencia de la clorofila
Algunas moléculas son fluorescentes, esto es, que cuando son iluminadas, absorben luz y la vuelven a emitir de un color diferente. Es el caso de la clorofila, la molécula clave en la fotosíntesis, que es la responsable de captar la energía solar y transformarla en energía electroquímica (fijada finalmente como azúcares).
La fluorescencia es una propiedad muy específica de ciertos compuestos y, por eso, el estudio de su presencia en la clorofila mediante fluorímetros (equipos que iluminan a la muestra y recogen la señal de fluorescencia bajo unas condiciones controladas) ha proporcionado durante décadas información muy relevante sobre la fotosíntesis, y sus fundamentos biofísicos, fisiológicos y ecológicos.
Pero esta aproximación requiere la manipulación de la luz que ilumina las plantas, con lo que es limitada en cuanto a sus aplicaciones a gran escala. Con los avances tecnológicos más recientes, particularmente en el ámbito de la teledetección desde aviones, drones o satélites, este campo ha experimentado una espectacular revolución, ya que se ha comenzado a estudiar la fluorescencia de la clorofila directamente SIF.
Esto abre un nuevo espectro de posibilidades y permite el estudio con un detalle sin precedentes de la fotosíntesis de un modo directo a escalas tanto temporal (de segundos a años) como espacial (desde moléculas a todo el planeta). El desarrollo e implementación de estas técnicas permitirá que los satélites puedan visualizar de forma precisa los efectos del clima o las plagas en las cosechas o los ecosistemas naturales, posibilitando la agricultura de precisión o el estudio del cambio climático.
Los dos mayores retos ahora son desenmarañar los complejos procesos biológicos y físicos que subyacen a la señal de fluorescencia en condiciones naturales, dicho de otra manera, los cambios fisiológicos de los organismos fotosintéticos en respuesta al ambiente por un lado y los procesos que afectan a la emisión de fluorescencia desde que es emitida por la clorofila hasta que es captada por un sensor, por otro. Para ello la interacción entre especialistas de diversas disciplinas es absolutamente necesaria, tal y como ha sucedido en este artículo.
