As algas verdes marinhas evoluíram um pigmento chamado siphonein que protege sua maquinaria fotossintética da luz solar intensa. Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka descobriram como esse carotenoide apaga eficientemente estados de energia prejudiciais. A descoberta pode inspirar tecnologias solares mais duráveis.
Sob luz solar intensa, organismos fotossintéticos correm risco de danos por excesso de energia luminosa que pode produzir moléculas de oxígeno reativas, prejudicando as células. No entanto, certas algas verdes marinhas adaptaram proteções únicas. Um estudo de pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka e colaboradores revelou que o pigmento siphonein permite fotoproteção eficiente nessas algas.
A equipe focou em Codium fragile, uma alga verde marinha que possui um complexo de colheita de luz chamado LHCII, similar às plantas terrestres, mas enriquecido com carotenoides raros como siphonein e siphonaxantina. Esses pigmentos permitem que as algas utilizem a luz verde predominante subaquática para fotossíntese.
"Os organismos usam carotenoides para dissipar rapidamente a energia excessiva, ou apagar esses estados triplete, por meio de um processo chamado transferência de energia triplete-triplete (TTET)", explicou Ritsuko Fujii, autora principal e professora associada na Escola de Pós-Graduação em Ciência e Centro de Pesquisa em Fotossíntese Artificial da Universidade Metropolitana de Osaka.
Usando espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), os pesquisadores compararam Codium fragile ao espinafre. No espinafre, traços de estados triplete de clorofila prejudiciais persistiam, mas na alga, esses sinais desapareciam completamente, indicando neutralização bem-sucedida por seus carotenoides.
"A chave do mecanismo de apagamento reside em quão rapidamente e eficientemente os estados triplete podem ser desativados", disse Alessandro Agostini, coautor principal e pesquisador na Universidade de Pádua, Itália.
Combinando dados de EPR com simulações químicas quânticas, o estudo identificou siphonein em um sítio de ligação crítico no LHCII como o principal defensor, graças à sua estrutura molecular e posicionamento que dispersa a energia excessiva de forma eficaz.
"Nossa pesquisa revelou que a estrutura de antena das algas verdes fotossintéticas tem uma excelente função fotoprotetora", acrescentou Agostini.
Publicado em Cell Reports Physical Science em 22 de outubro de 2025, o trabalho destaca como as algas marinhas evoluíram pigmentos para absorver luz subaquática enquanto suportam a intensidade solar. Fujii observou: "Esperamos esclarecer ainda mais as características estruturais dos carotenoides que aumentam a eficiência de apagamento, permitindo em última instância o design molecular de pigmentos que otimizem antenas fotossintéticas." Isso poderia avançar sistemas solares bioinspirados resistentes a danos luminosos.