Las algas son las “plantas” más eficientes
La fotosíntesis es un proceso en plantas y algas que se ha establecido y adaptado constantemente durante los últimos tres mil millones de años. En los cultivos, sin embargo, los investigadores asumen que aún no funciona de manera eficiente, por lo que podrían mejorar aún más este importante proceso y así aumentar el rendimiento de los cultivos. Un modelo a seguir podrían ser las algas, que se han adaptado a lugares muy extremos en muchos casos.
Sin embargo, apenas ha sido posible analizarlos en detalle hasta ahora. Un nuevo método publicado recientemente en Nature Plants por investigadores del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas (MPI-MP) debería ayudar a cerrar estas brechas de conocimiento en el futuro.
La fotosíntesis se considera el proceso más importante para la vida en la tierra tal como la conocemos hoy. Por un lado se produce el oxígeno, que es la base de la vida animal y humana, y por otro lado, es el proceso fundamental en las plantas para formar biomasa. Dependiendo de dónde vivan los organismos fotosintéticos, tienen que hacer frente a condiciones muy diferentes y, en consecuencia, han adaptado parcialmente su fotosíntesis. Las algas, en particular, suelen vivir en condiciones muy extremas y han sufrido una amplia variedad de adaptaciones metabólicas.
En el último medio siglo, el fitomejoramiento ha aumentado el rendimiento de los cultivos, centrándose especialmente en la resistencia a los patógenos y la arquitectura de las plantas. En la última década, la fotosíntesis en sí misma se está convirtiendo cada vez más en el foco de la mejora genética con el objetivo de lograr un aumento adicional en el rendimiento de los cultivos. Mejorar la tasa de fotosíntesis podría hacer que las plantas sean más eficientes, un objetivo importante ya que la posibilidad de aumentos de rendimiento «convencionales» se ha estancado en gran medida.
Optimización posible
Pero, ¿es posible optimizar un proceso que tiene más de tres mil millones de años? ¡Sí! La presión de selección no ha disminuido aún hoy, ya que primero, los ancestros de muchos cultivos han evolucionado para crecer de manera óptima en condiciones naturales que difieren de aquellas en las que se cultivan, y segundo, muchos de los factores ambientales que afectan la fotosíntesis cambian constantemente, como temperatura, precipitación o contenido de dióxido de carbono en la atmósfera. Además, los primeros pasos hacia la mejora genética de la fotosíntesis en plantas de cultivo ya han arrojado resultados prometedores.
Además, se sabe que la eficiencia fotosintética en las plantas superiores está lejos de haber alcanzado su máximo. Las algas, por otro lado, ya tienen una eficiencia fotosintética mucho mejor. «Por lo tanto, sospechamos que las algas podrían servir como una plantilla futura para la mejora de cultivos», explica el Dr. Haim Trebes, quien trabajó en el MPI-MP con el apoyo de una beca Human Frontier Science y ahora es profesor titular en la Universidad de Tel Aviv. «Hasta ahora, esta fuente ha sido poco explotada, sin embargo, las algas exhiben una gran diversidad metabólica debido a sus diversas adaptaciones a condiciones ambientales extremas».
Sin embargo, el desafío hasta ahora ha sido la falta de tecnologías adecuadas para el análisis preciso de los procesos metabólicos en las algas. Los investigadores del MPI-MP dirigidos por Haim Trebes y Mark Stitt ahora han publicado un enfoque metodológico para cerrar esta brecha. Usando el marcado con un isótopo pesado de dióxido de carbono, pudieron medir y cuantificar los flujos metabólicos en diferentes algas y comparar los resultados con los de plantas vasculares como Arabidopsis y maíz. Incluso se podrían analizar reacciones muy rápidas, como la fijación de carbono durante el proceso de fotosíntesis.
La metodología recientemente desarrollada allana el camino para futuros análisis de algas, lo que podría proporcionar una solución para una nutrición sostenible. Esto podría, por ejemplo, hacer que las algas estén disponibles como organismos modelo para optimizar aún más la fotosíntesis en plantas superiores en el futuro.
