Investigadores del TAU pudieron cartografiar las propiedades fotosintéticas del alga que crece más rápido en el mundo

Este descubrimiento servirá para futuros estudios en el campo de la alimentación sostenible.

Algas verdes. Foto: Creative Commons

¿Qué hace que una determinada alga sea coronada como «la célula vegetal de más rápido crecimiento del mundo»? Un nuevo estudio en el que participa un investigador de la Universidad de Tel Aviv se propuso rastrear las propiedades fotosintéticas del alga Chlorella ohadii, un tipo de alga verde considerada la célula vegetal de más rápido crecimiento.

Los resultados del estudio indican que los principales factores que explican el rápido ritmo de fotosíntesis de la planta radican en la eficacia de sus procesos metabólicos. Los investigadores descubrieron que esta alga tiene una capacidad única para provocar una reacción química en la que es capaz de reciclar eficaz y rápidamente uno de los componentes utilizados por una enzima llamada RuBisCO, de manera que acelera significativamente los procesos fotosintéticos.

El estudio fue dirigido por investigadores del Instituto Max-Planck de Fisiología Vegetal Molecular de Alemania. Y en él participó el doctor Haim Treves junto con sus colegas del Instituto Max Planck de Fisiología Vegetal Molecular de Alemania. El estudio se publicó en la prestigiosa revista Nature Plants.

Los investigadores trataron de examinar si es posible mejorar la eficiencia de la fotosíntesis en las plantas. Un proceso energético que se produce en la naturaleza desde hace unos 3.500 millones de años. Para intentar responder a esta pregunta, los investigadores decidieron centrarse en las algas verdes, concretamente en la variedad Chlorella ohadii. Esta alga es conocida por su capacidad de sobrevivir en condiciones extremas de calor y frío, lo que la obliga a mostrar resistencia y a crecer rápidamente.

Los investigadores evaluaron que un mejor conocimiento de la Chlorella ohadii (que lleva el nombre del difunto botánico profesor Itzhak Ohad). Esto permitiría mejorar la eficiencia de la fotosíntesis también en otras plantas y desarrollar nuevas herramientas de ingeniería para una solución para la alimentación sostenible.

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

Mediante un análisis comparativo, los investigadores identificaron que había una diferencia fundamental en los procesos fotosintéticos de algas verdes en comparación con las plantas modelo. Consideran que la diferencia radica en las variaciones de las redes metabólicas. Su comprensión más profunda ayudará a desarrollar soluciones de ingeniería innovadoras en el campo del metabolismo vegetal y la ingeniería óptima de futuros productos agrícolas.

«Estudios empíricos anteriores han demostrado que la eficiencia fotosintética es mayor en las microalgas que en los cultivos C3 o C4. Ambos tipos de plantas tienen sistemas de transporte pero son muy diferentes en su anatomía y la forma en que realizan la fotosíntesis», explicó Treves. «El problema es que la comunidad científica aún no sabe cómo explicar estas diferencias con suficiente precisión».

Y añadió: «En nuestro estudio actual trazamos un mapa de los patrones de producción de energía y del metabolismo fotosintético en las algas verdes y los comparamos con los datos existentes y nuevos recogidos en plantas modelo. Pudimos identificar claramente los factores que influyen en la diferencia de estos patrones. Nuestra investigación refuerza las evaluaciones anteriores . La vía metabólica responsable del reciclaje es uno de los principales cuellos de botella de la fotosíntesis en las plantas. El siguiente paso es exportar los genes implicados en esta vía y en otras en las que hemos detectado diferencias con respecto a las algas. Y comprobar si su inserción en otras plantas mediante ingeniería metabólica aumenta su tasa de crecimiento o su eficiencia fotosintética».

Por último, concluyó su idea: «La caja de herramientas que hemos reunido nos permitirá aprovechar las conclusiones del estudio para acelerar futuros desarrollos de ingeniería en el campo de la alimentación sostenible a base de algas como reserva genética para la mejora de las plantas. El seguimiento de la fotosíntesis es un proceso cuantitativo y de alta resolución. Y las algas ofrecen una fuente infinita de posibilidades para mejorar la eficiencia fotosintética».

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