Uno de los componentes básicos de la vida en los océanos podría adaptarse para hacer frente a los efectos del cambio climático, según una nueva investigación de la Universidad de East Anglia (UEA).
Este descubrimiento es prometedor para los desarrollos biotecnológicos que puedan contrarrestar los efectos negativos de las condiciones ambientales cambiantes, como el aumento de la temperatura del océano e incluso la disminución de la productividad de los cultivos.
Al observar el fitoplancton eucariota, también conocido como microalgas, que se encuentra en gran parte del océano, el equipo internacional dirigido por el profesor Thomas Mock de la Universidad de East Anglia descubrió que las algas han encontrado una manera de hacer frente a la deficiencia de nutrientes, lo que se espera aumentará debido al calentamiento global Temperatura del agua. . Esta es una buena noticia para la cadena alimentaria: las microalgas marinas son la base de la red alimentaria más grande de la Tierra, que incluye krill, peces, pingüinos y ballenas, además de extraer dióxido de carbono de la atmósfera y producir oxígeno.
Thomas Mock, profesor de Microbiología Marina en la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad de East Anglia y el ex estudiante de doctorado Dr. Jan Strauss, son los autores correspondientes de ‘La xantorrodopsina localizada en plastidios aumenta la biomasa de diatomeas y la productividad del ecosistema en océanos pelágicos limitados en hierro’. , publicado hoy en la revista Nature Microbiology.
El profesor Mok dijo: “Para que las algas produzcan alimentos y eliminen el dióxido de carbono de la atmósfera, necesitan luz solar.
«Pero el dilema es que la maquinaria celular para utilizar la luz solar requiere mucho hierro. Sin embargo, el 35 por ciento de la superficie del océano no contiene suficiente hierro para sustentar el crecimiento de algas.
“En estas zonas, la productividad de las algas debería disminuir aún más, de forma similar a lo que ocurre con los cultivos en tierras que carecen de fertilizantes ricos en hierro y nitrógeno, lo que significa que los cultivos no crecerán bien.
«El calentamiento global está aumentando la aridez en la tierra, y lo mismo está sucediendo en el océano: a medida que las aguas superficiales se calientan, hay menos nutrientes en estas capas de agua superficial debido a una menor mezcla que normalmente agregaría nutrientes de las profundidades del océano. Se supone que las algas «se mueren de hambre, produciendo así menos alimentos y absorbiendo menos dióxido de carbono de la atmósfera».
El equipo de investigación descubrió que las algas encontraron una manera de lidiar con la deficiencia de nutrientes desarrollando un mecanismo celular adicional que les permite utilizar la luz solar para crecer sin necesidad de hierro.
El Dr. Strauss continuó el proyecto de investigación mientras trabajaba como científico postdoctoral en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Hamburgo y en GEOMAR, el Centro Helmholtz de Investigación Oceánica en Kiel, Alemania.
«Algunos grupos de microalgas pueden eludir la fotosíntesis utilizando una bomba de protones impulsada por luz para impulsar el crecimiento», dijo el Dr. Strauss.
En lugar de depender de proteínas fotosintéticas que requieren hierro (para generar ATP, la moneda energética de todas las células), las algas utilizan una proteína de membrana sensible a la luz que se une a una en el ojo humano: la rodopsina. Estas proteínas no requieren hierro, y un grupo específico de ellas bombea protones a través de las membranas, permitiendo la síntesis de ATP, la principal función de la fotosíntesis en todos los organismos fotosintéticos.
Durante el trabajo colaborativo, el Dr. Xiqiang Gao, ahora afiliado al Departamento de Neurofisiología de la Universidad de Würzburg, clonó la diatomea rodopsina. El Dr. Gao confirmó la capacidad eficiente de la bomba de protones, incluso a bajas temperaturas, utilizando métodos electrofisiológicos después de expresión heteróloga.
«Este simple mecanismo celular es la razón por la que todavía pueden prosperar en estos océanos pelágicos pobres en nutrientes y, por lo tanto, es probable que también puedan hacer frente al calentamiento global porque están precondicionados», dijo el profesor Mok.
El profesor Mok dijo que el descubrimiento podría utilizarse para aumentar la productividad de los cultivos, que también requieren hierro para crecer.
«Esto es universal para todos los productores primarios. Este mecanismo también puede usarse en biotecnología para mejorar la productividad de los microbios que no pueden usar la luz, como la levadura. Podemos modificarlo para que puedan usar la luz para crecer, lo cual es deseable en biotecnología. Como la producción de insulina, antibióticos y enzimas”. “Y antivirales e incluso biocombustibles”.
El trabajo del equipo es particularmente relevante para el Océano Austral, que es el ecosistema acuático limitado en hierro más grande y uno de los más productivos, y sustenta al mayor número de consumidores de algas.
El profesor Mok dijo: «Ningún otro hábitat en la Tierra es más importante que nuestros océanos para la supervivencia de los humanos y la vida en general».
“La xantorrodopsina localizada en plastidios aumenta la biomasa de diatomeas y la productividad de los ecosistemas en océanos pelágicos limitados en hierro” se publicó el 16 de octubre de 2023 en Nature Microbiology.
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