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Nuevo estudio arroja luz sobre la evolución de la fotosíntesis

Nuevo estudio arroja luz sobre la evolución de la fotosíntesis
La ameba fotosintética Paulinella. Crédito: Florian Raunecker

Un estudio dirigido por Rutgers arroja nueva luz sobre la evolución de la fotosíntesis en plantas y algas, lo que podría ayudar a mejorar la producción de cultivos.


por John Cramer, Universidad de Rutgers


El artículo aparece en la revista New Phytologist .

Los científicos revisaron la investigación sobre la ameba fotosintética Paulinella , que es un modelo para explorar una pregunta fundamental sobre la evolución de los eucariotas: ¿por qué había un solo origen de las algas y las plantas? Es decir, ¿por qué la fotosíntesis por endosimbiosis plastídica primaria no se originó varias veces en el árbol de la vida?

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas y otros organismos utilizan la luz solar para sintetizar alimentos a partir de dióxido de carbono y agua, que genera oxígeno como subproducto.

La endosimbiosis es una relación entre dos organismos en la que una célula reside dentro de la otra. Esta interacción, cuando es estable y beneficiosa para la célula «huésped», puede resultar en una innovación genética masiva. A pesar de su papel evolutivo crítico, existe un conocimiento limitado sobre cómo se establece inicialmente la endosimbiosis.

La endosimbiosis plastídica primaria, que evolucionó hace unos 1.500 millones de años, es el proceso en el que un eucariota, que son organismos como plantas y algas cuyas células tienen un núcleo unido a la membrana y órganos diminutos llamados orgánulos, engulle a un procariota, que son organismos como como bacterias que carecen de un núcleo encerrado en una membrana. El plástido es un orgánulo unido a una membrana dentro de las células de las plantas y las algas.

«Resulta que la fotosíntesis conlleva enormes riesgos porque produce sustancias químicas nocivas y calor como subproductos que pueden dañar la célula huésped», dijo el autor principal Debashish Bhattacharya, profesor distinguido en el Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Universidad de Rutgers en New Brunswick. «Por lo tanto, crear un orgánulo nuevo es un proceso muy complejo que lo hace fugazmente raro en la evolución. Paulinella , que es el único caso conocido de una endosimbiosis primaria independiente de plastidios que no sea en algas y plantas, ofrece muchas pistas sobre este proceso que ayudan a explicar por qué es tan raro «.

El origen de la fotosíntesis en algas y plantas cambió nuestro planeta al proporcionar una fuente importante de oxígeno y sustentar muchos ecosistemas, debido a su producción primaria, de carbono fijo (azúcares y lípidos). Comprender cómo sucedió este proceso crítico nos ayudará potencialmente a diseñarlo en sistemas sintéticos, así como a mejorar la producción de cultivos.

«Debido a que Paulinella es un origen independiente de la fotosíntesis, proporciona pistas clave sobre cómo ocurre este proceso y qué costos impone a la célula huésped «, dijo el autor principal Timothy G. Stephens, investigador postdoctoral en Rutgers. «El genoma de Paulinella contiene muchos genes evolucionados de forma independiente implicados en la fotosíntesis y el tratamiento de las tensiones asociadas que pueden potencialmente ser manipuladas en algas y plantas podría ayudar a mejorar su capacidad para resistir tensiones como niveles altos de luz o estrés salino».



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