Almejas gigantes y brillantes esconden los paneles solares más eficientes jamás encontrados
Dentro de almejas gigantes iridiscentes hay granjas de algas que podrían inspirar biorreactores altamente eficientes
Detalle del diseño y colores vibrantes dentro de una almeja gigante tomada de cerca bajo el agua en un arrecife tropical en Palau.
Imágenes de Erin Donalson/Getty
En los arrecifes tropicales poco profundos de Palau se encuentran lo que a primera vista parecen insignificantes, aunque enormes, almejas En el género Tridacna. Pero un vistazo a las onduladas entrañas escondidas entre sus caparazones de cuatro pies de largo revela una carne azul brillante que alberga lo que una nueva investigación demuestra que es el alimento más eficiente. paneles solares que los científicos jamás hayan encontrado.
“El hecho de que nadie pudiera explicar por qué una almeja era iridiscente realmente me quedó grabado en la mente”, dice Alison Sweeney, biofísica de la Universidad de Yale y coautora de la nueva investigación.
En un trabajo previo para investigar el sorprendente brillo, Sweeney y sus colegas determinaron que, a pesar de la impresionante iridiscencia, los mantos carnosos de los animales reflejan tan sólo un 5 por ciento de la brillante luz solar que los alcanza.
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El resto de la luz entrante se absorbe y gran parte de ella se canaliza hacia las algas fotosintéticas que las almejas cultivan dentro de su cuerpo como fuente de alimento. Y absorber alrededor del 95 por ciento de la luz entrante es una base notablemente sólida para la fotosíntesis; en comparación, los bosques terrestres como el Amazonas reflejan mucha más luz, lo que reduce su eficiencia fotosintética desde el principio. Sweeney y sus colegas también determinaron que las células especializadas llamadas iridocitos, que recubren la superficie del manto, contienen pilas perfectamente alineadas de plaquetas transparentes ricas en proteínas que difunden la luz mientras la empujan hacia el interior de la almeja.
En una nueva investigación publicada en Energía PRXSweeney y su equipo estudiaron la Disposición de las algas simbióticas de las almejasque se asientan en pequeños tubos modificados que se extienden hacia arriba desde el sistema digestivo. Mientras que la maquinaria fotosintética de una hoja se distribuye aleatoriamente, las algas de la almeja forman un patrón sorprendentemente ordenado, dispuestas en delgadas columnas que se extienden desde el iridocito hasta la carne. “La almeja básicamente las planta como si fuera un campo agrícola”, dice Sweeney. (Las algas también viajan entre las almejas en bolitas de excremento).
El equipo de Sweeney modeló este sistema y calculó que su eficiencia teórica en el primer paso de la fotosíntesisdurante el cual la clorofila absorbe un solo fotón, es del 43 por ciento, más del doble de la eficiencia de la mayoría de las corrientes actuales. paneles solares y tres veces más que una hoja tropical, dice Sweeney. Sin embargo, mediciones anteriores de la eficiencia fotosintética de estas almejas en la naturaleza la habían situado incluso por encima, en más del 60 por ciento. En el nuevo estudio, los investigadores resolvieron esta discrepancia teniendo en cuenta una peculiaridad del comportamiento de las almejas: hay pruebas de que las almejas pueden inflar y desinflar su manto a lo largo del día. Esto podría permitir a las almejas optimizar aún más su exposición a la luz solar, determinaron los científicos, que ahora registran una eficiencia modelada del 67 por ciento.
Curiosos, los investigadores buscaron ejemplos de otros sistemas fotosintéticos que reflejan poca luz y se encontraron estudiando fotografías satelitales de bosques de abetos antiguosSweeney dice que estas imágenes le recordaron poderosamente las vistas microscópicas del tejido de las almejas. “Hay un parecido inmediato, visceral y sorprendente si no conoces la escala de la imagen que estás mirando”, dice. Al igual que los iridocitos de las almejas, que dispersan la luz hacia el interior, en dirección a las algas, las nubes y la niebla de estos bosques dispersan la luz hacia los árboles individuales, cada uno de los cuales actúa como una pila de algas.
Sweeney espera que este trabajo pueda servir de base para el diseño de biorreactores alimentados con algas, lo que constituye apenas un ejemplo de cómo los enfoques creativos de la evolución para abordar un único problema pueden servir de inspiración para afrontar desafíos tecnológicos.
“Los estudios fundamentales de los sistemas biológicos nos brindan nuevas ideas y nuevas estrategias que pueden aplicarse en espacios inesperados”, afirma Gabriela Schlau-Cohen, fisicoquímica del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que no participó en la nueva investigación. “Dada la escala de la crisis energética, necesitamos todas las estrategias que podamos conseguir”.
Y eso significa explorar el mundo natural lejos de casa, dice Sweeney, quien creció en el Medio Oeste de Estados Unidos. “Mi idea de lo que es la fotosíntesis proviene de los bosques caducifolios y los campos de maíz, y resulta que son realmente malos en eso”, dice. “Este humilde bivalvo era realmente el lugar correcto para buscar soluciones inteligentes”.