En los Campos Flégreos, una región volcánica italiana, un alga microscópica llamada
Cyanidioschyzon merolae se desarrolla en condiciones extremas. Los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan exploran su mecanismo único de concentración de carbono, un descubrimiento que podría revolucionar nuestra comprensión de la fotosíntesis.
Imagen de ilustración Pixabay
Este alga,
C. merolae, prospera en fuentes termales ácidas, un entorno hostil para la mayoría de las formas de vida. Los científicos estudian cómo este organismo realiza la fotosíntesis en tales condiciones, ofreciendo perspectivas inéditas sobre este proceso fuente de vida.
El equipo de investigación, dirigido por Berkley Walker, ha publicado sus hallazgos en
Plant Physiology. Han desarrollado un modelo matemático para simular el mecanismo de concentración de carbono de
C. merolae, una herramienta valiosa para estudios futuros.
Anne Steensma, coautora principal del estudio, explica que
C. merolae posee una versión simplificada del mecanismo de concentración de carbono. Esta simplicidad permite a los investigadores identificar los elementos esenciales de este proceso.
La colaboración con el departamento de estadística y probabilidad de la universidad ha sido crucial. Juntos, han refinado el modelo para que refleje mejor el comportamiento real del alga, abriendo el camino a experimentos virtuales.
Este modelo permite a los científicos probar diferentes condiciones en
C. merolae, como la eliminación de ciertas partes de su mecanismo de concentración de carbono. Estos experimentos virtuales ayudan a comprender qué elementos son indispensables para la fotosíntesis.
Modelo de los flujos y reservorios de carbono inorgánico disuelto (CO₂, HCO₃⁻) y oxígeno (O₂) en diferentes compartimentos celulares. Los flujos enzimáticos se indican con círculos, y algunos procesos como la fotorrespiración (PR) y la respiración en luz (RL) se especifican. Todos los flujos son reversibles excepto aquellos relacionados con la producción o consumo de materia.
Berkley Walker planea utilizar estos conocimientos para mejorar la fotosíntesis en otros organismos. Esta investigación podría tener implicaciones importantes para la agricultura sostenible, aumentando la eficiencia de la conversión de luz en energía.
¿Qué es el mecanismo de concentración de carbono?
El mecanismo de concentración de carbono (CCM) es un proceso biológico utilizado por algunos organismos fotosintéticos para aumentar la eficiencia de la fotosíntesis. Funciona concentrando el dióxido de carbono alrededor de la enzima Rubisco, que cataliza la primera etapa de la fijación de carbono.
En condiciones normales, la Rubisco puede fijar oxígeno en lugar de CO2, un proceso ineficiente llamado fotorrespiración. El CCM minimiza esta pérdida aumentando la concentración de CO2 alrededor de la Rubisco, mejorando así la eficiencia de la fotosíntesis.
Las plantas terrestres han desarrollado estructuras complejas para su CCM. Las algas como
C. merolae utilizan mecanismos más simples, ofreciendo una perspectiva única sobre la evolución de la fotosíntesis. El estudio de
C. merolae permite a los científicos comprender los elementos esenciales del CCM.
¿Por qué estudiar organismos extremófilos?
Los organismos extremófilos, como
C. merolae, viven en entornos considerados hostiles para la mayoría de las formas de vida. Estos organismos han desarrollado adaptaciones únicas para sobrevivir a altas temperaturas, pH extremos o altas concentraciones de metales pesados.
El estudio de estos organismos ofrece datos valiosos sobre los límites de la vida y los mecanismos biológicos que permiten sobrevivir en condiciones extremas. Estos conocimientos pueden aplicarse a diversos campos, desde la biotecnología hasta la astrobiología.
Por ejemplo, comprender cómo
C. merolae realiza la fotosíntesis en fuentes termales ácidas podría inspirar métodos para mejorar la resistencia de los cultivos agrícolas al estrés ambiental, como la sequía o la salinidad.
Además, las enzimas y otras moléculas producidas por los extremófilos tienen aplicaciones industriales, como en la producción de biocombustibles o el tratamiento de residuos tóxicos. Estos organismos son, por tanto, un recurso valioso para la investigación científica y tecnológica.
Fuente: Plant Physiology