Trovato il motore della fotosintesi clorofilliana che dà energia a piante, alghe e ad alcuni gruppi di batteri: per la prima volta dopo 50 anni sono stati risolti tutti i passaggi della reazione che due miliardi di anni fa ha prodotto l'ossigeno a partire dall'acqua, trasformando l'atmosfera della Terra. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature, apre a nuove soluzioni per produrre energia pulita.
Mettere al loro posto tutte le tessere del puzzle della fotosintesi è stato possibile grazie alle simulazioni chimiche e ai calcoli al supercomputer fatti in Italia, dal gruppo di Chimica computazionale diretto da Leonardo Guidoni, del dipartimento di Scienze fisiche e chimiche dell'Università dell'Aquila. Vi hanno partecipato anche Matteo Capone e Daniele Narzi. Il gruppo tedesco di Holger Dau, della Freie Universität di Berlino ha invece raccolto i dati sperimentali.
"Abbiamo ricostruito in particolare il passaggio nel quale, dall'acqua, viene creata una molecola di ossigeno", dice Guidoni all'ANSA. "E' il momento iniziale della fotosintesi, l'innesco che crea l'energia necessaria per proseguire". I passaggi fondamentali erano noti da oltre 50 anni, "ma non c'era ancora la caratterizzazione chimica dell'ultimo stadio, il più difficile da cogliere. Su questo punto - aggiunge - abbiamo lavorato per dieci anni, utilizzando il calcolo ad alte prestazioni per predire l'evoluzione della reazione chimica in tutti e cinque i passaggii". Mentre i ricercatori tedeschi hanno utilizzato la spettroscopia a infrarossi per identificare alcuni punti chiave della reazione, il gruppo italiano le ha dato un volto. "Siamo arrivati così alla conclusione di un quadro nato 50 anni fa e del quale stiamo catturando via via le foto dei protagonisti", osserva Guidoni.
"La natura ha costruito un enzima grande e complesso, ottimizzato per portare a termine una reazione estremamente impegnativa dal punto di vista energetico. Alla fine, però, quello che permette il successo della reazione è il posizionamento corretto dei protoni, semplici ioni dell'atomo di idrogeno, all'interno dell'enzima stesso", osserva Capone.
Le ricadute di questa ricerca sono molteplici. Per Narzi la comprensione dei meccanismi molecolari alla base della fotosintesi clorofilliana può ispirare nuove "tecnologie atte alla conversione dell'energia solare in carburanti green con un impatto ambientale potenzialmente prossimo allo zero". Si alza così il sipario sulla cosiddetta fotosintesi artificiale, "utilizzata - spiega Guidoni - per identificare i materiali di sintesi che mimano il processo della fotosintesi per produrre energia". La scommessa è ispirarsi alla natura per trovare nuovi materiali, molto comuni e a basso costo, che assorbono la luce e generano elettricità. Manganese, ferro e nichel sono possibili candidati, anche se "la ricerca in questo campo è ancora lunga".
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