Una ricerca internazionale ridefinisce il primo passaggio energetico naturale, chiarendo dinamiche molecolari finora irrisolte.
Un nuovo studio internazionale rimette in discussione il meccanismo che avvia la conversione dell’energia luminosa in energia chimica, il primo passo della fotosintesi. La ricerca, pubblicata su Nature Communications, coinvolge il Cnr-Nano di Modena, la Princeton University, l’Università dell’Aquila e il Max Planck Institute, offrendo una lettura innovativa di un processo studiato e dibattuto da decenni.
Il lavoro si concentra sulla cosiddetta separazione primaria di carica, l’evento ultrarapido con cui un elettrone viene trasferito all’interno del Fotosistema II dopo l’assorbimento di un fotone. Questo passaggio, cruciale per intrappolare l’energia della luce e alimentare le reazioni successive, ha sempre mostrato una variabilità temporale difficile da spiegare: da poche centinaia di femtosecondi ad alcuni picosecondi.
Finora, la comunità scientifica ha interpretato questa oscillazione come la prova dell’esistenza di percorsi reattivi alternativi. Il nuovo studio ribalta l’ipotesi. Grazie a un approccio interamente computazionale — che combina dinamica molecolare, chimica quantistica e modellizzazione cinetica — i ricercatori mostrano che il percorso seguito dall’elettrone è unico. A cambiare, invece, è l’ambiente molecolare che lo circonda.
«Per anni si è pensato che l’elettrone potesse scegliere tra sentieri diversi», spiega Laura Zanetti-Polzi del Cnr-Nano. «Le nostre simulazioni indicano che il sentiero è uno solo: ciò che varia sono le condizioni del terreno». Le continue fluttuazioni del complesso Fotosistema II e la riorganizzazione delle molecole d’acqua modificano localmente il contesto della reazione, rendendo il trasferimento più rapido o più lento.
Secondo Matteo Capone, anche lui del Cnr-Nano, questa prospettiva permette di chiarire uno dei passaggi più efficienti della natura e apre nuove possibilità per progettare sistemi biomimetici capaci di imitare la straordinaria capacità biologica di convertire la luce in energia.
Lo studio, dunque, non solo risolve un nodo storico della ricerca sulla fotosintesi, ma suggerisce un principio chiave: l’ambiente circostante non è un semplice sfondo, bensì un attore dinamico che modula la reazione e ne determina la velocità.
