Plantas bionicas con fotosintesis aumentada

Cientificos del Instituto Tecnologico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un planta capaz de capturar un 30 por ciento mas de energia de la luz, insertando nanoestructuras en las celulas que producen la fotosintesis y capaces de detectar contaminantes

La nanotecnologia o manipulacion de la materia a escala molecular, podria convertir a algunos arbustos en grandes productores de energia o en sensores de explosivos, aseguran desde el Instituto Tecnologico de Massachusetts (MIT), por sus siglas en ingles), de EE.UU., que ha desarrollado una planta bionica con capacidades de las que nos dispone en la Naturaleza.

A esta planta los investigadores del MIT (web.mit.edu) la denominan «bionica», porque en ella se han combinado, para que trabajen juntos, un sistema biologico, una especie vegetal crucifera denominada ‘arabidopsis thaliana’, y otro tecnologico, unos nanomateriales que le permiten a la planta aumentar su poder de fotosintesis.

«Las plantas tienen muchas funciones valiosas: proporcionan alimentos y combustible, liberan el oxigeno que respiramos y agregan belleza a nuestro alrededor. Ahora queremos hacerlas aun mas utiles al aumentar su produccion de energia y conferirles funciones completamente nuevas, tales como monitorizar los contaminantes medioambientales», segun Anne Trafton, del MIT.

Los investigadores informaron, a traves de la revista ‘Nature Materials’, que han conseguido aumentar en un 30 por ciento la capacidad de una planta para capturar energia de la luz, al incorporarle nanotubos de carbono en su cloroplasto, el organulo vegetal donde se efectua la fotosintesis.

Al utilizar otro tipo de nanotubo de carbono, los investigadores tambien consiguieron modificar las plantas para que ser capaces de detectar el gas oxido nitrico.

Estos dos avances son los primeros pasos para poner en marcha un nuevo campo cientifico que los investigadores del MIT han denominado como «nanobionica vegetal».

Vegetales de alta tecnologia

Las plantas son muy atractivas como una plataforma para las tecnologias, ya que se reparan a si mismas, son ambientalmente estables al aire libre, sobreviven en ambientes hostiles y disponen de su propia fuente de alimentacion y distribucion de agua», señala Michael Strano , profesor de Ingenieria Quimica y director del equipo de investigacion.

Strano y el autor principal del articulo, el biologo Juan Pablo Giraldo, preven convertir las plantas en dispositivos fotonicos (con capacidad de generar, controlar y detectar particulas electromagneticas, incluidas la luz visible) que posean una alimentacion energetica propia, los cuales podrian funcionar como detectores de explosivos o de armas quimicas.

Estos dos investigadores tambien estan trabajando en la incorporacion de dispositivos electronicos en las plantas, ya que el potencial de la nanobionica vegetal «es realmente interminable», segun asegura Strano.

Los cientificos primero trabajaron sobre los cloroplastos de forma aislada. Estos organulos celulares de las plantas disponen de todos los mecanismos biologicos para efectuar la fotosintesis, un proceso en el que un pigmento llamado clorofila absorbe la luz solar, lo cual excita a los electrones que fluyen por las membranas de los cloroplastos, de acuerdo a Trafton.

En una segunda etapa de la fotosintesis, la planta captura esa energia de tipo electrico generada y la utiliza para la produccion de azucares, añade.

Para aumentar la productividad fotosintetica y la vida util de los cloroplastos aislados, los cientificos les incrustaron, mediante una tecnica llamada LEEP, nanoparticulas de oxido de cerio o «nanoceria», asi como nanotubos de carbono semiconductores, unas microestructuras de forma tubular.

Comprobaron que, con este añadido, los cloroplastos permanecen activos mas horas y capturan luz en mas longitudes de onda que lo habitual, como el ultravioleta y el infrarrojo cercano.

Despues, los investigadores experimentaron con plantas vivas y, mediante una tecnica llamada infusion vascular, incorporaron una solucion de nanoparticulas a la cara inferior de la hoja de una `arabidopsis thaliana`, una pequeña planta con flores blancas, cuyo genoma o conjunto de genes, fue el primero de una planta en ser secuenciado, en el 2000.

Vegetal con Superpoderes»

Las nanoparticulas penetraron a traves de los pequeños poros o estomas de ese vegetal, que permiten que el dioxido de carbono fluya hacia dentro y el oxigeno fluya hacia fuera..

De ese modo los nanotubos llegaron a los cloroplastos, aumentando el flujo fotosintetico de electrones, es decir de energia, en un 30%.

«Queda por averiguar cual es el impacto de las nanoparticulas en la segunda etapa de la fotosintesis, es decir la produccion de combustibles quimicos como la glucosa», segun Giraldo.

Asimismo, los cientificos demostraron que podrian convertir a las plantas del experimento en sensores quimicos, al incorporarles nanotubos de carbono capaces de detectar el oxido nitrico, un gas contaminante del medio ambiente producido por la combustion.

El laboratorio de Strano ha desarrollado previamente sensores de nanotubos de carbono para usarlos como sensores de diferentes productos quimicos, como el peroxido de hidrogeno, el explosivo TNT y el gas nervioso sarin.

Cuando las moleculas de alguno de estos compuestos quimicos entran en contacto con el polimero que altera la fluorescencia del nanotubo, le permite desvelar la presencia de dicho compuesto.

«Algun dia podremos usar estos nanotubos de carbono para fabricar sensores que detecten en el instante y reaccionen ante una sola particula de diversos compuestos que, habitualmente, se encuentran en muy baja concentracion y por ello son hoy dificiles de detectar», de acuerdo a Giraldo.

Al adaptar estos sensores a diferentes objetivos, los investigadores esperan desarrollar plantas que podrian ser utilizadas para controlar la contaminacion del medio ambiente, los pesticidas, las infecciones por hongos o la exposicion a distintas toxinas bacterianas.

Tambien estan trabajando en la incorporacion de nanomateriales electronicos, como el grafeno, a las plantas.

La revolucion de la nanobionica vegetal no ha hecho mas que comenzar!

FUENTE: efeverde.com via Biotecnologiasi