Es difícil exagerar la importancia de la fotosíntesis, la vía bioquímica por la que las plantas, las algas y ciertas bacterias convierten la energía del sol en materia orgánica que alimenta a toda la biosfera viviente.
por el Instituto Carnegie para la Ciencia
Pero todavía hay aspectos de la función fotosintética que los científicos están tratando de comprender. Ampliar sus conocimientos podría ayudar a mejorar la agricultura y a combatir el cambio climático.
La fotosíntesis proporciona la base para la vida en la Tierra al enriquecer nuestra atmósfera con oxígeno; también secuestra la contaminación de carbono generada por la actividad humana y constituye la base de la cadena alimentaria.
«A nivel molecular , la fotosíntesis tiene dos componentes», explicó el experto en algas de Carnegie Science , Adrien Burlacot. «Está la división de las moléculas de agua impulsada por la luz solar, que produce las moléculas de energía que utilizan todas las células, y la fijación del dióxido de carbono de la atmósfera en materia orgánica , o biomasa, que consume energía química».
Añadió: «Pero existe una desconexión que ha provocado décadas de debate. Esto se debe a que la energía química necesaria para impulsar la segunda mitad de este proceso (la transformación del dióxido de carbono en biomasa) es diferente de la moneda energética creada al dividir las moléculas de agua. Y los procesos involucrados en la conversión de las moléculas de energía básica en la energía utilizada para sintetizar azúcares aún son un misterio».
En lo que respecta a la eficiencia fotosintética , los organismos tienen una amplia variación en su capacidad para transformar la luz solar en biomasa. Mientras que un árbol o una hierba normalmente podrían utilizar entre el 0,5% y el 1% de la energía del sol, las microalgas pueden utilizar hasta el 5% de esa energía.
«La fotosíntesis en las plantas es muy ineficiente», añadió Burlacot. «Como las algas lo hacen mucho mejor, tienen un potencial importante para comprender cómo mejorar este proceso fundamental que sustenta casi todos los aspectos de la vida en nuestro planeta».
Parte del secreto reside en que las algas albergan un sistema bioquímico especial para concentrar el dióxido de carbono dentro del aparato fotosintético. Durante los últimos años, el laboratorio de Burlacot ha estado investigando cómo las algas potencian esta capacidad de concentración de carbono mediante el estudio de las Chlamydomonas, un grupo de algas fotosintéticas que se encuentran en todo el mundo en agua dulce y salada, suelos húmedos e incluso en la superficie de la nieve.
Recientemente, ampliaron esto para examinar cómo la moneda energética básica se convierte en la energía química necesaria para el proceso de fijación de carbono en las algas.
En su artículo publicado en The Plant Cell , el equipo de Burlacot reveló que tres circuitos de energía bioquímica impulsan la fijación de carbono en Chlamydomonas. Su trabajo demostró que las tres vías pueden mantener altas tasas de producción de azúcar. Sin embargo, los tres circuitos no fueron igualmente eficientes.
«Dos de cada tres vías desperdician el doble de energía que la más eficiente», afirmó Burlacot. «Y, curiosamente, las dos vías más eficientes no están presentes en las plantas cultivadas «.
De cara al futuro, el grupo quiere dilucidar las contribuciones de cada uno de los tres mecanismos y establecer conexiones entre estos y vías similares en otros organismos fotosintéticos. Queda por ver si las diferencias en la eficiencia fotosintética entre especies podrían estar relacionadas con los circuitos energéticos que utilizan.
«Estamos intentando comprender los pasos bioquímicos y biofísicos de cómo las algas capturan el dióxido de carbono , lo que podría permitirnos mejorar la eficiencia de importantes plantas de cultivo y mejorar las soluciones de captura de carbono», concluyó Burlacot. «Es necesario realizar más investigaciones, y estamos revelando la historia completa de cómo se alimenta la fijación de carbono».
Más información: Gilles Peltier et al., Las vías alternativas de electrones de la fotosíntesis impulsan la captura de CO2 por parte de las algas verdes , The Plant Cell (2024). DOI: 10.1093/plcell/koae143
