Explicado: Como as plantas dissipam o excesso de luz solar na forma de calor

Pela primeira vez, pesquisadores do MIT, da Universidade de Pavia e da Universidade de Verona observaram diretamente um dos possíveis mecanismos pelos quais as plantas dissipam a luz solar extra.

Pesquisas anteriores mostraram como as plantas se adaptam rapidamente às mudanças na intensidade da luz solar. Mesmo em condições de muito sol, apenas 30% da luz solar disponível é convertida em açúcar e o restante é liberado como calor. (Foto do arquivo)

A fotossíntese é um processo de sustentação da vida pelo qual as plantas armazenam energia solar como moléculas de açúcar. No entanto, se a luz do sol for excessiva, pode causar desidratação e danos às folhas. Para evitar tais danos, as plantas dissipam luz extra na forma de calor. Embora isso seja conhecido, tem havido um debate nas últimas décadas sobre como as plantas realmente fazem isso.

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Agora, pela primeira vez, pesquisadores do MIT, da Universidade de Pavia e da Universidade de Verona observaram diretamente um dos possíveis mecanismos pelos quais as plantas dissipam a luz solar extra.

Publicado na terça-feira na Nature Communications, um jornal revisado por pares, a nova pesquisa foi capaz de determinar - usando um tipo altamente sensível de espectroscopia - que o excesso de energia é transferido do pigmento clorofila, que dá às folhas sua cor verde, para outros pigmentos chamados carotenóides. Os carotenóides então liberam a energia na forma de calor.

Durante a fotossíntese, os complexos de captação de luz desempenham dois papéis aparentemente contraditórios. Eles absorvem energia para impulsionar a divisão da água e a fotossíntese, mas, ao mesmo tempo, quando há energia demais, eles também precisam ser capazes de se livrar dela, disse Gabriela Schlau-Cohen, o Thomas D. e Virginia W. Cabot Professor Assistente de Desenvolvimento de Carreira de Química no MIT.

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Pesquisas anteriores mostraram como as plantas se adaptam rapidamente às mudanças na intensidade da luz solar. Mesmo em condições de muito sol, apenas 30% da luz solar disponível é convertida em açúcar e o restante é liberado como calor. O excesso de energia, se não for liberado, leva à criação de radicais livres que podem danificar proteínas e outras moléculas celulares importantes.

Até o momento, era difícil observar o fenômeno da dissipação de calor, visto que ocorre em uma escala de tempo muito rápida, em femtossegundos ou quatrilionésimos de segundo. Além disso, a transferência de energia ocorre em uma ampla gama de níveis de energia.

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Então, em 2017, os pesquisadores do MIT desenvolveram uma modificação para uma técnica espectroscópica de femtossegundo, que lhes permitiu observar uma gama mais ampla de níveis de energia - abrangendo desde a luz vermelha até a luz azul. Usando a nova técnica, os pesquisadores puderam observar que as clorofilas absorvem a luz vermelha e os carotenóides absorvem a luz azul e verde, podendo monitorar a transferência de energia.

Schlau-Cohen explicou: Ao ampliar a largura de banda espectral, poderíamos observar a conexão entre as faixas do azul e do vermelho, o que nos permite mapear as mudanças no nível de energia. Você pode ver a energia movendo-se de um estado de excitação para outro.

Depois que os carotenóides aceitam o excesso de energia, a maior parte dela é liberada como calor, evitando danos às células.

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