Las algas verdes marinas han evolucionado un pigmento llamado siphonein que protege su maquinaria fotosintética de la intensa luz solar. Investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka descubrieron cómo este carotenoide apaga eficientemente estados de energía dañinos. El hallazgo podría inspirar tecnologías solares más duraderas.
Bajo una intensa luz solar, los organismos fotosintéticos corren el riesgo de daños por exceso de energía lumínica que puede producir moléculas de oxígeno reactivo que dañan las células. Sin embargo, ciertas algas verdes marinas han adaptado protecciones únicas. Un estudio realizado por investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka y colaboradores reveló que el pigmento siphonein permite una fotoprotección eficiente en estas algas.
El equipo se centró en Codium fragile, una alga verde marina que posee un complejo de recolección de luz llamado LHCII, similar al de las plantas terrestres, pero enriquecido con carotenoides raros como siphonein y siphonaxantina. Estos pigmentos permiten a las algas utilizar la luz verde predominante bajo el agua para la fotosíntesis.
"Los organismos utilizan carotenoides para disipar rápidamente la energía excesiva, o apagar estos estados tripletes, a través de un proceso llamado transferencia de energía triple-triplete (TTET)", explicó Ritsuko Fujii, autora principal y profesora asociada en la Escuela de Posgrado de Ciencias y el Centro de Investigación de Fotosíntesis Artificial de la Universidad Metropolitana de Osaka.
Utilizando espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (EPR), los investigadores compararon Codium fragile con espinacas. En las espinacas, persistían trazas de estados tripletes de clorofila dañinos, pero en la alga, estas señales desaparecían por completo, indicando una neutralización exitosa por parte de sus carotenoides.
"La clave del mecanismo de apagado radica en qué tan rápido y eficiente se pueden desactivar los estados tripletes", dijo Alessandro Agostini, coautor principal e investigador en la Universidad de Padua, Italia.
Combinando datos de EPR con simulaciones químicas cuánticas, el estudio identificó a siphonein en un sitio de unión crítico en LHCII como el principal defensor, gracias a su estructura molecular y posicionamiento que dispersa la energía excesiva de manera efectiva.
"Nuestra investigación ha revelado que la estructura de antena de las algas verdes fotosintéticas tiene una excelente función fotoprotectora", agregó Agostini.
Publicado en Cell Reports Physical Science el 22 de octubre de 2025, el trabajo destaca cómo las algas marinas evolucionaron pigmentos para absorber la luz bajo el agua mientras resisten la intensidad solar. Fujii señaló: "Esperamos aclarar aún más las características estructurales de los carotenoides que aumentan la eficiencia de apagado, permitiendo en última instancia el diseño molecular de pigmentos que optimicen las antenas fotosintéticas." Esto podría avanzar sistemas solares bioinspirados resistentes al daño lumínico.