Las diatomeas son plantas unicelulares diminutas, de no más de medio milímetro, que habitan en las aguas superficiales de los océanos del mundo, donde la penetración de la luz solar es abundante. A pesar de su modesto tamaño, son uno de los recursos más poderosos del mundo para eliminar el dióxido de carbono (CO ₂ ) de la atmósfera. Actualmente eliminan, o "arreglar, "10-20 mil millones de toneladas métricas de CO ₂ cada año por el proceso de fotosíntesis. Pero no se sabe mucho sobre qué mecanismos biológicos utilizan las diatomeas, y si estos procesos podrían volverse menos efectivos con el aumento de la acidez del océano, temperaturas y, en particular, CO ₂ concentraciones. Un nuevo estudio en Fronteras en la ciencia de las plantas muestra que las diatomeas utilizan predominantemente una vía para concentrar CO ₂ en las proximidades de la enzima fijadora de carbono y que esta sigue funcionando incluso a niveles más altos de CO ₂ concentraciones.

"Demostramos que las diatomeas marinas son muy inteligentes para fijar el CO atmosférico ₂ incluso en el nivel actual de CO ₂ —Y la variabilidad del CO del agua de mar superficial ₂ los niveles no afectaron la expresión génica y la abundancia de las cinco enzimas clave utilizadas en la fijación de carbono, "dice el líder del grupo del estudio, Dr. Haimanti Biswas del Instituto Nacional de Oceanografía-CSIR (Consejo de Investigaciones Científicas e Industriales), India. "Esto responde a una pregunta clave sobre cómo las diatomeas marinas pueden responder al aumento futuro de CO atmosférico ₂ niveles ".

El reino vegetal ha desarrollado una amplia gama de mecanismos para la concentración de CO ₂ desde el aire, o agua, y transformarlo en carbono orgánico. De este modo, las plantas convierten CO ₂ en glucosa y otros carbohidratos, que utilizan como bloques de construcción y almacenamiento de energía. Pero estos diferentes mecanismos tienen diversas fortalezas y debilidades. Un tanto irónicamente, la única enzima fijadora de carbono, RuBisCO, es notoriamente ineficiente en la fijación de CO ₂ y por lo tanto las plantas necesitan mantener el CO ₂ niveles altos en las proximidades de esta enzima.

Para comprender mejor qué mecanismo utilizan las diatomeas para concentrar CO ₂ , Biswas y sus colaboradores, Drs Chris Bowler y Juan Jose Pierella Karluich del Institut de Biologie de I'Ecole Normale Supérieure, París, Francia, extrajo un conjunto de datos de la expedición de investigación de Tara Oceans. La expedición internacional Tara recolectó muestras de plancton marino de todo el mundo durante varios años (2009 a 2013). Estos incluyeron más de 200 metagenomas (que muestran la abundancia de genes responsables de las cinco enzimas clave) y más de 220 metatranscriptomas (que muestran la expresión de los genes de las cinco enzimas clave) de diatomeas de diferentes clases de tamaño.

Biswas y sus colaboradores estaban particularmente interesados ​​en la frecuencia con la que están presentes los genes de cinco enzimas fijadoras de carbono clave, y si hubo diferencias en su abundancia y niveles de expresión según la ubicación y las condiciones. En todas las muestras medidas, una enzima era aproximadamente diez veces más abundante que cualquiera de las otras enzimas. Esta enzima, llamada anhidrasa carbónica, es especialmente informativa porque también confirma que las diatomeas están bombeando activamente CO disuelto. ₂ dentro de la celda, a diferencia del CO2 transformador bioquímicamente ₂ primero.

El equipo también observó patrones complejos y diferentes de la expresión génica de las enzimas clave, que variaba según la latitud y la temperatura. Los investigadores esperan aprender más utilizando nuevos conjuntos de datos de futuras expediciones más viajadas.

"Hasta aquí, nuestro estudio indica que a pesar de la variabilidad en el CO ₂ niveles, Estos diminutos autótrofos son muy eficientes para concentrar CO ₂ dentro de la celda, ", dice Biswas." Esa es la razón probable de su capacidad para arreglar casi una quinta parte de la fijación global de carbono en la Tierra ".