Estupefacción entre los científicos al encontrar un alga que prospera gracias al CO2: «No debería sobrevivir»

Científicos de la Universidad Estatal de Míchigan han revelado los secretos de supervivencia de un alga roja unicelular llamada Cyanidioschyzon merolae.

Este organismo, que reside en las condiciones volcánicas extremas de los Campos Flégreos en Italia, ha desconcertado a la comunidad científica por su capacidad para prosperar en un entorno donde la mayoría de las formas de vida no podrían subsistir.

El estudio, publicado en la revista Plant Physiology, arroja luz sobre el mecanismo único que utiliza esta alga para concentrar carbono y realizar la fotosíntesis de manera eficiente.

Este descubrimiento amplía el conocimiento sobre la evolución de la fotosíntesis y abre un abanico de posibilidades para la biotecnología y la agricultura, especialmente en el desarrollo de cultivos más resistentes a condiciones ambientales adversas.

¿Cómo logra esta alga sobrevivir en condiciones tan extremas?

El alga Cyanidioschyzon merolae ha evolucionado un mecanismo de concentración de carbono (CCM) no convencional que le permite capturar y fijar el CO2 de manera eficiente.

A diferencia de otras plantas y algas que utilizan estructuras especializadas como pirenoides o carboxisomas para este proceso, C. merolae opera un CCM sin estos componentes típicos.

Los investigadores descubrieron que la afinidad de las células de C. merolae por el CO2 es significativamente mayor que la afinidad de su enzima rubisco por este gas.

Esto sugiere que el alga cuenta con un sistema único para concentrar el carbono, que no se basa en la acumulación de bicarbonato ni en compartimentos especializados.

El modelo matemático que revela los secretos del alga

Para comprender mejor el funcionamiento de este CCM no convencional, el equipo de investigación diseñó un modelo matemático que simula las condiciones celulares de C. merolae.

Este modelo permitió explorar diferentes parámetros biológicos y evaluar cuáles eran esenciales para que el CCM operara de manera eficiente. Uno de los mayores desafíos fue definir cómo interactúan los distintos factores bioquímicos y físicos dentro de la célula.

A través de este enfoque, los investigadores identificaron elementos clave como el pH citosólico, el costo energético del bombeo de bicarbonato y la permeabilidad de las membranas al CO2, que determinan la efectividad del CCM.

Implicaciones de esta alga para la biotecnología y la agricultura

El estudio del alga C. merolae abre un nuevo horizonte para la biotecnología y la agricultura. Los resultados del modelo matemático muestran que el Mecanismo de Concentración de Carbono (CCM) de esta alga es eficaz en diversas condiciones ambientales, lo cual es significativo para la biología,  para el desarrollo de nuevas tecnologías y prácticas agrícolas.

El equipo de investigación empleó aprendizaje automático para analizar la extensa información generada por el modelo, lo que facilitó la identificación de los factores que tienen mayor influencia en la eficiencia del CCM.

Este enfoque destaca cómo la integración de la biología y las herramientas computacionales puede impulsar la investigación en fotosíntesis y adaptación al medio ambiente.

Comprender los fundamentos de este sistema podría permitir a los científicos crear métodos innovadores para mejorar la fotosíntesis en los cultivos, haciéndolos más resistentes a condiciones adversas como la sequía o suelos con bajo contenido de carbono.

El análisis de C. merolae plantea interrogantes sobre la evolución de la vida en entornos extremos y sugiere la posible existencia de sistemas similares en otros organismos.

Las investigaciones futuras se enfocarán en replicar este sistema en otros organismos y en estudiar cómo estas adaptaciones podrían ser aplicadas en la biotecnología.