Una nueva investigación de la Universidad Estatal de Michigan revela que la fotorrespiración, considerada durante mucho tiempo un proceso innecesario, es esencial para producir un nutriente crucial para prevenir defectos de nacimiento.
por Bethany Mauger, Universidad Estatal de Michigan
Por primera vez, los científicos han medido la cantidad de carbono que fluye a través de la fotorrespiración para producir folatos, un tipo de compuestos que incluye la vitamina B9, conocida por su importancia como vitamina prenatal. Según el estudio, dirigido por el investigador de la Universidad Estatal de Michigan (MSU), Berkley Walker, aproximadamente el 6 % del carbono absorbido por las plantas se utiliza para producir folatos. Esta cifra se quintuplica cuando se suprime la fotorrespiración.
Estos hallazgos, publicados en Nature Plants , podrían ayudar a los científicos a diseñar plantas para aumentar la producción de este nutriente esencial para la salud humana. También arrojan luz sobre cómo un mundo con altos niveles de dióxido de carbono, causado por el cambio climático, podría reducir el valor nutritivo de las plantas.
«En culturas donde la mayor parte de sus calorías proviene del arroz, es un problema grave si este es menos nutritivo», dijo Walker, profesor asociado del Laboratorio de Investigación de Plantas de la MSU-DOE y del Departamento de Biología Vegetal. «La forma en que las plantas responden al cambio climático es compleja. Comprender cómo podrían adaptarse puede ayudarnos a planificar mejor el futuro».
Las plantas son como fábricas que utilizan las materias primas de la luz solar, el agua y el dióxido de carbono (CO₂ ) para producir el azúcar que utilizan como alimento. La encargada de esta fábrica es una enzima llamada rubisco, que captura el CO₂ y lo introduce en la línea de producción .
Pero a veces, la rubisco se descuida y absorbe oxígeno accidentalmente, obstruyendo la línea de ensamblaje y produciendo un subproducto tóxico llamado fosfoglicolato. Es entonces cuando el equipo de reciclaje entra en acción. En un proceso llamado fotorrespiración, las plantas neutralizan los residuos tóxicos y los transforman en compuestos útiles.
Los científicos han sospechado desde hace tiempo que la fotorrespiración facilita procesos como la producción de folatos. Hasta ahora, no estaba claro en qué medida la fotorrespiración de carbono contribuía a la producción de esta vitamina.
Para analizar las cifras, Walker y su laboratorio analizaron una planta modelo común, llamada Arabidopsis thaliana. La midieron en condiciones con o sin fotorrespiración y midieron la cantidad de CO₂ que absorbía sujetando sus hojas en un analizador de gases infrarrojo. Luego, rociaron las hojas con nitrógeno líquido mientras aún estaban sujetas para congelarlas inmediatamente. Esto les ayudó a comprender qué hacía la hoja mientras se medía.
El equipo de Walker utilizó espectrometría de masas para examinar las sustancias químicas de las hojas y cómo incorporaban CO₂ con el tiempo. Luego, repitieron el proceso durante varios meses, midiendo el contenido químico en diferentes puntos antes de incorporar las mediciones a un análisis computacional.
Los resultados ofrecen una visión clara de cómo podría cambiar la nutrición de las plantas. A medida que aumenta el CO₂ en el aire, las plantas necesitan la fotorrespiración con menor frecuencia. El estudio de la MSU descubrió que, en esas circunstancias, el flujo de carbono para producir vitamina B9 se redujo de casi el 6 % a aproximadamente el 1 %. Esto es significativo, ya que la vitamina B9 es importante durante el embarazo para reducir el riesgo de defectos del tubo neural.
«Comprender cómo la naturaleza produce esta vitamina nos ayudará a diseñar plantas fortificadas con este nutriente», afirmó Walker. «Esto podría ser necesario, especialmente en culturas donde las personas no pueden simplemente tomar un multivitamínico para compensar el consumo de plantas menos nutritivas».
El siguiente paso del laboratorio de Walker es realizar experimentos similares con plantas cultivadas al aire libre. Quieren determinar si las mismas tendencias observadas en el laboratorio se aplican a las plantas cultivadas en el campo.
«Necesitamos este conocimiento sobre las plantas para diseñarlas para el futuro», dijo Walker. «Si no tenemos esa base, nunca llegaremos a su aplicación».
Más información: El análisis del flujo metabólico en el metabolismo foliar cuantifica la relación entre la fotorrespiración y el metabolismo de un carbono, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-02091-w
