Las algas tienen un superpoder que las ayuda a crecer de manera rápida y eficiente. Un nuevo trabajo dirigido por Adrien Burlacot de Carnegie sienta las bases para transferir esta capacidad a los cultivos agrícolas, lo que podría ayudar a alimentar a más personas y combatir el cambio climático. Sus hallazgos se publican en Nature .

Las células vegetales, las algas y ciertas bacterias son capaces de convertir la energía del sol en energía química mediante una serie de reacciones bioquímicas conocidas como fotosíntesis. Este proceso hizo que la atmósfera de la Tierra fuera rica en oxígeno, lo que permitió que la vida animal surgiera y prosperara, y es la base de toda nuestra cadena alimentaria.

La fotosíntesis tiene lugar en dos etapas. En el primero, la luz es absorbida y utilizada para sintetizar moléculas de energía, con oxígeno como subproducto. Estas moléculas de energía luego se utilizan para alimentar la segunda etapa, en la que el dióxido de carbono del aire se fija en azúcares a base de carbono, como la glucosa y la sacarosa.

Debido a que la fotosíntesis es un proceso tan antiguo, uno que antecede y, de hecho, dio forma a la composición actual de la atmósfera, no es particularmente eficiente. El mecanismo por el cual las plantas capturan dióxido de carbono del aire es víctima de su propio éxito. En una atmósfera rica en dióxido de carbono, fue muy fácil para las plantas captar el carbono necesario para la segunda etapa. Pero ahora, es una historia diferente y las plantas están limitadas por la cantidad aún pequeña de dióxido de carbono en la atmósfera y no pueden bloquearlo de manera eficiente.

Afortunadamente, las algas fotosintéticas han desarrollado mecanismos que aumentan su eficiencia al concentrar dióxido de carbono alrededor de la enzima encargada de fijarlo en azúcares. Este impulso bioquímico es parte de lo que permite que las algas crezcan tan rápido.

"Si se pueden aprovechar las herramientas celulares que subyacen a esta capacidad, nos permitiría diseñar plantas más productivas", explicó Burlacot. "Esto ayudaría en la lucha contra el cambio climático al secuestrar más dióxido de carbono de la atmósfera y ayudaría a combatir el hambre en el mundo al producir más alimentos".

Burlacot y colaboradores de la Universidad de Aix-Marseilles (Ousmane Dao, Pascaline Auroy, Stephan Cuiné, Yonghua Li-Beisson y Gilles Peltier) pudieron dilucidar la ruta de energía que impulsa la capacidad de las algas para concentrar dióxido de carbono.

Para ser transportado a través de las membranas biológicas en las que se produce la segunda etapa de la fotosíntesis, el dióxido de carbono atmosférico debe convertirse en bicarbonato y luego volver a serlo. Los investigadores revelaron cómo las células crean la energía para impulsar esta serie de alteraciones, lo que permite que el dióxido de carbono se concentre sin interrumpir el suministro de energía de la célula para el proceso de fijación de carbono.

"Hace tiempo que se sabe que la capacidad de las algas para concentrar dióxido de carbono y mejorar la eficiencia fotosintética requiere energía, pero los mecanismos moleculares de este proceso no se conocen bien hasta ahora", concluyó Burlacot. "Nuestro trabajo ha revelado la caja de herramientas energéticas que necesitamos para mejorar la captura de carbono en la fotosíntesis".