El modelo Atom de 136 millones
Científicos simulan la fotosíntesis
La conversión de la luz solar en energía química es esencial para la vida. En una de las mayores simulaciones de un biosistema en todo el mundo, los científicos han imitado su complejo proceso para un componente de una bacteria - en la computadora, átomo por átomo. El trabajo, que ya ha sido publicado en la revista "Cell", es un paso importante hacia una mejor comprensión de la fotosíntesis en algunas estructuras biológicas. Encabezado por la Universidad de Illinois, un equipo de la Universidad de Jacobs de Bremen también participó en la cooperación internacional en materia de investigación.
El modelo del cromatóforo es esféricamente redondo, los científicos utilizaron ordenadores con una enorme capacidad para desarrollarlo. La simulación se comporta exactamente de la misma manera que su contraparte en la naturaleza.
Christopher Maffeo, University of Illinois
El proyecto fue iniciado por el difunto profesor de física germano-estadounidense Klaus Schulten de la Universidad de Illinois, que investigó la comprensión y representación de las interacciones atómicas de los sistemas vivos. Su grupo de investigación modeló el cromatóforo, una parte de una célula que absorbe la luz y que libera energía química en forma de una molécula llamada ATP. Estos cromatóforos se encuentran en las células de las plantas, así como en algunas bacterias.
"Actúan como una célula solar de la célula. Con sus complejos de antenas, absorben la luz y liberan energía en forma de ATP para todas las demás actividades celulares", dice Ulrich Kleinekathöfer. El profesor de física teórica de la Universidad de Jacobs trabajó en el proyecto junto con su estudiante de doctorado Ilaria Mallus. Basándose en los datos de sus colegas americanos, realizaron cálculos mecánicos cuánticos para el modelo.
Para averiguar cómo funciona este sistema, el grupo de investigación internacional diseccionó el cromatóforo con todas las herramientas disponibles para la ciencia, desde experimentos de laboratorio, pasando por la microscopía de fuerza atómica, hasta innovaciones de software. Todas las partes fueron reensambladas en el modelo de 136 millones de átomos, que se comporta como su contraparte en la naturaleza. Esto sólo fue posible con la ayuda de supercomputadoras enormemente potentes. "Las simulaciones estándar funcionan con unos 100.000 átomos, este modelo es 1.000 veces más grande, es un avance hacia nuevas dimensiones", dice Kleinekathöfer.
Hasta ahora, los investigadores sólo han sido capaces de simular proteínas individuales. El modelo muestra la interacción de muchas proteínas a lo largo de toda la cadena de proceso, desde la absorción de la luz hasta la producción de ATP. "En algún momento podremos simular toda una bacteria o célula", cree Kleinekathöfer. "Este es un paso importante hacia esta meta."
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