La fotosíntesis hace que nuestra atmósfera sea rica en oxígeno y forma la base de nuestro suministro de alimentos. Pero bajo condiciones ambientales cambiantes o estresantes, el proceso fotosintético puede desequilibrarse, lo que resulta en un exceso de moléculas de oxígeno altamente reactivas que podrían causar daño celular si no estánt neutralizado
Nuevo trabajo en Actas de la Academia Nacional de Ciencias dirigido por Shai Saroussi de Carnegie y Arthur Grossman explora cómo las algas fotosintéticas Chlamydomonas se protegen de este peligro potencial. Comprender cómo las plantas minimizan el daño autoinfligido en este escenario podría ayudar a los científicos a diseñar cultivos con mejores rendimientos y combatir el hambre en un clima cambiante.
La fotosíntesis tiene lugar en etapas. En la primera, la luz se absorbe y se usa para producir moléculas de energía, que luego alimentan la segunda etapa de la fotosíntesis, en la que el dióxido de carbono del aire se fija en azúcares, como la glucosa y la sacarosa.
Un aspecto del trabajo demuestra que la síntesis de almidón es una vía metabólica importante que impulsa la fotosíntesis.
"Piense en el proceso de fabricación de azúcar y almidón como cargando la batería de una planta con energía que luego puede usar", explicó Grossman.
Pero en condiciones estresantes, o en ausencia de luz, la segunda etapa de las operaciones se ralentiza o incluso se apaga por completo, lo que podría conducir a una acumulación de subproductos de oxígeno altamente reactivos cuando la luz regrese.
"Cuando la batería no se está cargando, las células necesitan desviar esta reactividad a otros procesos que minimizan la posibilidad de daño celular", agregó Grossman.
El equipo de investigación, que también incluía a Devin Karns, Dylan Thomas y Matthew Posewitz de la Escuela de Minas de Colorado, así como a Clayton Bloszies y Oliver Fiehn de la Universidad de California Davis, se centró en dilucidar las funciones de dos proteínas llamadasFLV y PTOX, que protegen las células vegetales al facilitar la conversión de los productos reactivos de oxígeno en agua.
El primero lo describen como un embrague que ayuda a que la parte de fabricación de azúcar del aparato fotosintético vuelva a acelerar después de que las condiciones circundantes cambien de oscuridad a luz. El segundo lo describen como una válvula de descarga en una olla a presión, desviando unacumulación peligrosa de subproductos reactivos después de una desaceleración de la producción causada por el medio ambiente.
"Es sorprendente ver cómo las células organizan estas maquinarias para optimizar la fotosíntesis y minimizar el daño celular", concluyó Saroussi. "Nuestros hallazgos muestran una pieza del rompecabezas de cómo los organismos fotosintéticos han evolucionado para administrar sus presupuestos de energía en unAmbiente cambiante."
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Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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