Investigadores lograron mapear las propiedades de la fotosíntesis en una de las algas de más rápido crecimiento en el mundo.

27 de enero de 2022

Un nuevo estudio se propuso rastrear las propiedades fotosintéticas de las algas Clorella Ohadi, un tipo de alga verde que es la célula vegetal de más rápido crecimiento.

Los resultados del estudio indican que los principales factores detrás de la rápida tasa de fotosíntesis de las plantas radican en procesos metabólicos eficientes. Los investigadores descubrieron que estas algas tienen una capacidad única para provocar una reacción química en la que pueden reciclar de manera eficiente y rápida un componente utilizado por una enzima llamada RuBisCO, de una manera que acelera drásticamente los procesos de fotosíntesis. El estudio fue dirigido por investigadores del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas , y el coautor Dr. Chaim Trevis, miembro de la Facultad de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de la Universidad de Tel Aviv, con colegas de esa Universidad. 

Esquema comparativo que ilustra las diferencias en la fotosíntesis y las tasas de síntesis y los niveles por unidad de peso seco de productos finales (sacarosa, almidón y proteína) e intermediarios metabólicos en Arabidopsis y tres algas. Aumentar imagen
Esquema comparativo que ilustra las diferencias en la fotosíntesis y las tasas de síntesis y los niveles por unidad de peso seco de productos finales (sacarosa, almidón y proteína) e intermediarios metabólicos en Arabidopsis y tres algas. [menos]

Como parte del estudio, los investigadores buscaron examinar si era posible mejorar la eficiencia de la fotosíntesis en las plantas, un proceso activo que ocurre en la naturaleza hace unos 3500 millones de años. Para intentar responder a esta pregunta, decidieron centrarse en las algas verdes, especialmente en la variedad Clorella Ohadi. Estas algas son conocidas por su capacidad para sobrevivir en condiciones extremas de calor y frío, lo que las obliga a mostrar flexibilidad y crecer muy rápidamente.

Una mejor comprensión de Clorella Ohadi (llamado así por el difunto botánico profesor Isaac Ohad) permitirá mejorar la eficiencia de la fotosíntesis también en otras plantas, desarrollando así nuevas herramientas de ingeniería que podrían proporcionar una solución a la alimentación sostenible.

En el proceso de fotosíntesis, las plantas y las algas convierten el agua, la luz y el dióxido de carbono en azúcar y oxígeno, indispensables para su funcionamiento. Los investigadores utilizaron métodos microfluídicos innovadores basados ​​en principios físicos, químicos y biotecnológicos complejos para proporcionar dióxido de carbono a las algas de forma controlada y controlada y para monitorear la fotosíntesis «en línea».

Usando un análisis comparativo, determinaron que existe una diferencia fundamental en los procesos fotosintéticos que tienen lugar en las algas verdes en comparación con las plantas típicas. Evalúan que la diferencia radica en las diferencias en las redes metabólicas, cuya comprensión más profunda ayudará a desarrollar soluciones de ingeniería innovadoras en el campo del metabolismo de las plantas, así como a optimizar la ingeniería para futuros productos agrícolas.

El Dr. Trevis explicó que «Estudios experimentales anteriores han demostrado que la eficiencia de la fotosíntesis es mayor en las microalgas que en los cultivos C3 o C4, y ambos tipos de plantas tienen sistemas de transporte, pero son muy diferentes en cuanto a su anatomía y la forma en que se lleva a cabo la fotosíntesis. El problema es que la comunidad científica aún no sabe cómo explicar estas diferencias con suficiente precisión”.

"En nuestro estudio actual mapeamos los patrones de producción de energía y fotosíntesis en las algas verdes y los comparamos con datos actuales y nuevos recopilados de plantas modelo. Pudimos identificar claramente los factores que influyen en la variación de estos patrones. Nuestra investigación refuerza evaluaciones previas de que la ruta metabólica responsable del reciclaje es uno de los principales cuellos de botella en la fotosíntesis de las plantas. El siguiente paso es exportar los genes involucrados en esta y otras rutas en las que hemos descubierto diferencias con las algas, y probar si introducirlos en otras plantas a través de la ingeniería metabólica aumentaría su tasa de crecimiento o su eficiencia en la fotosíntesis."

“La caja de herramientas que hemos reunido nos permitirá aprovechar los hallazgos del estudio para acelerar los futuros avances en ingeniería en el campo de los alimentos sostenibles a base de algas como depósito genético para la mejora de las plantas; monitorear la fotosíntesis es un proceso cuantitativo y de alta resolución, y las algas brindan una fuente infinita de posibilidades para mejorar la eficiencia del metabolismo óptico”.

 
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