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La reacción bioquímica más importante de la Tierra: El avance de la fotosíntesis para aumentar la captación de CO2 en las plantas

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Un grupo de proteínas de las células vegetales desempeña un papel mucho más importante en la regulación de la fotosíntesis de lo que se pensaba, según una nueva investigación de la Universidad de Copenhague. La investigación es un paso importante para comprender plenamente la regulación de la fotosíntesis y aumentar la captación de CO2 en las plantas en beneficio del clima.

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Imagina poder cultivar plantas que puedan absorber aún más CO2 de la atmósfera terrestre y ayudar así a resolver los problemas climáticos del mundo. Los humanos han seleccionado, criado y optimizado las plantas para aumentar la producción de alimentos y asegurar nuestra supervivencia durante miles de años.

Pero la función más importante y fundamental de la vida en la Tierra -la fotosíntesis- no ha sido relevante en lo que respecta a la selección o cría de plantas hasta ahora, una época en la que las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de las actividades humanas amenazan nuestro planeta. Con las nuevas tecnologías a su alcance, científicos de todo el mundo trabajan ahora para comprender los procesos internos de las plantas que impulsan la fotosíntesis.

En un nuevo estudio publicado en la revista científica PNAS, investigadores del Departamento de Ciencias Vegetales y Medioambientales de la Universidad de Copenhague acaban de descubrir que un grupo de proteínas de las células de las hojas de las plantas, llamado CURT1, desempeña un papel mucho más importante en la fotosíntesis de lo que se pensaba

"Hemos descubierto que las proteínas CURT1 controlan el desarrollo de las hojas verdes de una planta ya desde la fase de semilla. Por tanto, las proteínas tienen una gran influencia en la eficacia de la fotosíntesis", explica el profesor asociado Mathias Pribil, autor principal del estudio.

Proteínas que ponen en marcha la fotosíntesis

Hasta ahora se creía que las proteínas CURT1 desempeñaban un papel más modesto y que sólo estaban presentes en las hojas completamente desarrolladas. Pero utilizando técnicas de imagen de última generación (fotografía y equipo informático), los investigadores ampliaron 30.000 veces el crecimiento de una serie de plantas experimentales de berro (Arabidopsis). Esto les permitió estudiar las plantas a nivel molecular. Los investigadores pudieron comprobar que las proteínas CURT1 estaban presentes desde las primeras etapas de la vida de las plantas.

"Salir del suelo es un momento crítico para la planta, ya que le llega la luz del sol y necesita rápidamente poner en marcha la fotosíntesis para sobrevivir. Aquí podemos ver que las proteínas CURT1 coordinan los procesos que ponen en marcha la fotosíntesis y permiten a la planta sobrevivir, algo que no sabíamos antes", explica Mathias Pribil.

La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos, cuerpos elípticos de 0,005 mm de longitud en las células vegetales que son una especie de órgano dentro de las células de una hoja de planta. Dentro de cada cloroplasto, una membrana alberga las proteínas y las demás funciones que hacen posible la fotosíntesis.

"Las proteínas CURT1 controlan la forma de esta membrana, facilitando que otras proteínas de una célula vegetal se desplacen y realicen importantes tareas en torno a la fotosíntesis, dependiendo de cómo cambie el entorno que rodea a la planta. Esto podría ser para reparar los complejos proteicos de recolección de luz cuando la luz solar es intensa o para aumentar la capacidad de un cloroplasto de cosechar energía lumínica cuando la luz solar es débil", explica Pribil.

Mejora de la captación de CO2 en el futuro

El nuevo hallazgo permite profundizar en la reacción bioquímica más importante de la Tierra. De hecho, sin las plantas, ni los animales ni los humanos existirían en nuestro planeta. Hasta ahora, el resultado sólo se aplica a la planta del berro, pero a Pribil le sorprendería "mucho" que la importancia de las proteínas CURT1 para la fotosíntesis no se extendiera también a otras plantas.

"Este es un paso importante en el camino hacia la comprensión de todos los componentes que controlan la fotosíntesis. La cuestión es si podemos utilizar estos nuevos conocimientos para mejorar el complejo de proteínas CURT1 en las plantas en general, con el fin de optimizar la fotosíntesis", dice Mathias Pribil, que añade:

"Gran parte de nuestra investigación gira en torno a hacer más eficiente la fotosíntesis para que las plantas puedan absorber más CO2. Al igual que hemos seleccionado y criado los mejores cultivos a lo largo de la historia de la agricultura, ahora se trata de ayudar a la naturaleza a convertirse en el mejor absorbedor de CO2 posible", afirma Mathias Pribil.

Referencia: "Las proteínas Curvature thylakoid 1 modulan la morfología del cuerpo prolamelar y promueven la biogénesis organizada de los tilacoides en Arabidopsis thaliana", por Omar Sandoval-Ibáñez, Anurag Sharma, Michal Bykowski, Guillem Borràs-Gas, James B. Y. H. Behrendorff, Silas Mellor, Klaus Qvortrup, Julian C. Verdonk, Ralph Bock, Lucja Kowalewska y Mathias Pribil, 19 de octubre de 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.

DOI: 10.1073/pnas.2113934118

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