Per la prima volta è stata osservata la fotosintesi in azione. Il risultato, pubblicato sulla rivista Science, permette di comprendere come le piante generano l'ossigeno che respiriamo e aprire la strada alla realizzazione di nuove fonti di energia rinnovabili.

I ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory, coordinati da Jan Kern, hanno permesso un passo in avanti notevole non solo nello studio su scala atomica delle trasformazioni che avvengono nella fotosintesi, che produce energia e ossigeno dalla luce del sole e dall'acqua, ma nello studio di altri processi biologici e industriali che dipendono dai catalizzatori, che hanno la funzione di accelerare le reazioni chimiche.

L'esperimento si è concentrato su una proteina chiamata fotosistema II e presente nelle piante, nelle alghe e in alcuni batteri, coinvolta nella produzione di ossigeno durante la fotosintesi.
Questo processo avviene in quattro fasi attraverso un gruppo di atomi di calcio e manganese che si comportano come un catalizzatore. I ricercatori hanno scoperto che durante il processo la proteina assorbe un fotone di luce del sole e rilascia un protone e un elettrone, che forniscono l'energia necessaria per collegare due molecole di acqua, romperle e rilasciare una molecola di ossigeno.

Osservare la fotosintesi in azione è stato possibile osservando cristalli contenenti clorofilla attraverso il laser a raggi X Lcls, presso l’acceleratore di particelle Slac di Stanford. Gli impulsi molto brevi del laser funzionano come un super-microscopio, in grado di sondare lo stato delle molecole a temperatura ambiente e mentre sono chimicamente in azione. Inoltre sono state combinate due tecniche ai raggi X, la cristallografia e la spettroscopia.

''La cristallografia permette di osservare la struttura atomica complessa della proteina fotosistema II e la spettroscopia documenta la posizione e il flusso degli elettroni nel catalizzatore'', ha spiegato il chimico Vittal Yachandra, del laboratorio di Berkeley. ''Gli elettroni - ha aggiunto - sono importanti perché sono coinvolti nel creare e nel rompere i legami fra gli atomi e negli altri processi alla base delle reazioni chimiche''.
Per uno degli autori della ricerca, il chimico Junko Yano, ''tutta la vita basata sull'ossigeno dipende dalla fotosintesi'' e ''se riusciamo a imparare a fare la fotosintesi come fa la natura è possibile applicare questi principi alla progettazione di nuove fonti di energia rinnovabili''.