Identificación y análisis en silicio de Fragilariopsis cylindrus rodopsina 1 (Fc R1). Crédito: microbiología natural (2023). DOI: 10.1038/s41564-023-01498-5
Según una nueva investigación de la Universidad de East Anglia (UEA), un componente básico de la vida oceánica puede adaptarse a los efectos del cambio climático.
El descubrimiento promete ser el desarrollo de una biotecnología que pueda resistir los efectos negativos de las condiciones ambientales cambiantes, como el calentamiento global e incluso la reducción de la productividad de los cultivos.
Al observar el fitoplancton eucariota llamado microalga que se encuentra en gran parte del océano, un equipo internacional dirigido por el profesor Thomas Mock de la UEA ha encontrado algas para encontrar una manera de combatir la falta de nutrientes, que se prevé que aumentará debido al agua caliente. . Esta es una buena noticia para la cadena alimentaria: las microalgas son la base de la cadena alimentaria más grande del planeta, incluyendo el krill, los pingüinos y las ballenas, así como para la extracción de CO.2 De la atmósfera y la producción de oxígeno.
Thomas Mock, profesor de Microbiología Marina en la Facultad de Ciencias Ambientales de la UEA y su ex estudiante de doctorado, el Dr. Jan Strauss, es el autor correspondiente de «La xantorhodopsina en plastidios La xantorhodopsina localizada mejora la biomasa y la productividad ecológica en los océanos. Contiene hierro», publicado en el diario microbiología natural.
«Para que las algas produzcan alimentos y eliminen el CO», afirmó el profesor Mock.2 De la atmósfera necesitan luz solar.
«El problema es que las máquinas de células solares necesitan mucho hierro. Sin embargo, el 35% de la superficie del océano no tiene suficiente hierro para sustentar el crecimiento de algas.
«En estas zonas, la productividad de las algas debería reducirse aún más, al igual que en los cultivos en suelos deficientes en fertilizantes ricos en hierro y nitrógeno, lo que significa que el cultivo no crecerá bien.
«El calentamiento global está aumentando la sequía en la tierra, y lo mismo está sucediendo en los océanos: cuanto más caliente está el agua, menores son los nutrientes en estas capas superficiales, menor es la mezcla, a la que normalmente se añaden nutrientes de las profundidades del océano, por lo que Se supone que las algas tienen hambre, por lo que producen menos alimentos y menos CO.2 De la atmósfera”.
Los investigadores han descubierto que las algas han encontrado una manera de combatir la falta de nutrientes mediante el desarrollo de máquinas celulares adicionales que les permiten utilizar la luz solar para crecer sin necesidad de hierro.
El Dr. Strauss continuó su proyecto de investigación mientras trabajaba como científico postdoctoral en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Hamburgo y en el Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica en Kiel, Alemania.
«Algunos grupos de microalgas pueden evitar la fotosíntesis mediante el uso de bombas de protones alimentadas por fotones para estimular el crecimiento de combustible», dijo el Dr. Strauss.
En lugar de depender de proteínas fotosintéticas que necesitan hierro (para producir ATP, la moneda energética de todas las células), las algas utilizan proteínas de membrana que responden a la luz relacionada con el ojo humano: las rodopsinas. Estas proteínas no requieren hierro, y un grupo específico de ellas bombea protones a través de la membrana, permitiendo la síntesis de ATP, principal función de la fotosíntesis en todos los organismos fotosintéticos.
Durante esta colaboración, el Dr. Shiqiang Gao, que ahora está en contacto con el Departamento de Fisiología de la Universidad de Wuerzburg, clonó estas rodopsinas de diatomeas. El Dr. Gao confirmó su capacidad efectiva de bombeo de protones incluso a bajas temperaturas utilizando métodos electrofisiológicos después de una desalineación.
«Estas simples máquinas celulares son la razón por la que todavía pueden crecer en los océanos sin estos nutrientes, y es probable que sean capaces de resistir el calentamiento global. Está predeterminado», afirmó el profesor Mock.
«El potencial de este descubrimiento podría utilizarse para aumentar la productividad de cultivos que requieren hierro para crecer», afirmó el profesor Mock.
«Esto es universal para todos los fabricantes primarios. Esta máquina también se puede utilizar en biotecnología para aumentar la productividad de microorganismos sensibles a la luz, como la levadura, como la producción de insulina, antibióticos, enzimas antivirales e incluso biocombustibles.
El trabajo del equipo es particularmente relevante para el Océano Austral, que es a la vez el ecosistema acuático rico en hierro más grande y uno de los más productivos, y sustenta al mayor número de consumidores de algas.
«Ningún hábitat en la Tierra es más importante que nuestros océanos para la supervivencia humana y la vida en general», afirmó el profesor Mock.
Información adicional:
Jan Strauss et al. Los plásticos de xantorhodopsina localizados aumentan la biomasa y la productividad de los ecosistemas en el océano microbiología natural (2023). DOI: 10.1038/s41564-023-01498-5
Proporcionado por la Universidad de East Anglia
Extracto: Mecanismos del cambio climático encontrados en algas (20, 20, 16 de octubre) recuperado el 16 de octubre de 2023 de https://phys.org/news/2023-10-climate-coping-mechanism -algae.html
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