Un sol abrasador, noches por debajo del punto de congelación y agua disponible solo en forma de gotas de rocío durante un breve periodo cada mañana: en esas condiciones vive Chlorella ohadii, un alga verde unicelular de las dunas del desierto del Néguev, en el sur de Israel. En pocos años, este diminuto organismo se ha convertido en un organismo modelo clave de la investigación moderna de la fotosíntesis.

Sumario

 

Así lo ha publicado Haim Treves, profesor de metabolismo vegetal en la Universidad Técnica de Renania-Palatinado Kaiserslautern-Landau (RPTU), en un artículo de la revista New Phytologist.(1) El investigador ha estudiado esta alga desde su descubrimiento y asegura que ayuda a comprender mejor la adaptabilidad de las plantas a condiciones ambientales extremas. Estos hallazgos podrían contribuir a que los cultivos sean más resistentes al calor, la sequía y otras consecuencias del cambio climático.

 

Una superviviente del Néguev

 

Las condiciones del desierto del Néguev, un paisaje rocoso y arenoso del sur de Israel, parecen hostiles para la vida. Las temperaturas máximas durante el día alcanzan los 60 grados Celsius, las de la noche descienden por debajo del punto de congelación y el agua solo está disponible, durante un breve periodo por la mañana, en forma de gotas de rocío. Sin embargo, existen organismos que han desarrollado estrategias para sobrevivir y prosperar allí.

Partimos de la premisa de que cualquier organismo que sobreviva allí podría ayudarnos a comprender mejor el potencial y las limitaciones de la fotosíntesis

HAIM TREVES, profesor de metabolismo vegetal en la RPTU

“Partimos de la premisa de que cualquier organismo que sobreviva allí podría ayudarnos a comprender mejor el potencial y las limitaciones de la fotosíntesis y a desarrollar cultivos más resistentes para el futuro”, explica el profesor Haim Treves. Entre los organismos capaces de vivir en ese entorno se encuentra el alga verde Chlorella ohadii, que el profesor Itzik Ohad –mentor de Treves– aisló de la costra biológica del suelo del desierto hace más de una década.

El hallazgo de esta alga ha dado un nuevo impulso a la investigación sobre la fotosíntesis, el proceso fundamental que utilizan las plantas, las algas y las bacterias fototróficas para producir azúcar a partir de agua y dióxido de carbono con la ayuda de la luz solar.

Aunque la fotosíntesis es uno de los procesos más estudiados, todavía no se comprende del todo qué limita el crecimiento de los organismos fotosintéticos ni por qué algunos crecen más rápido que otros, según Treves. El alga del desierto ayuda a responder a esas preguntas, y el investigador la estudia desde que se descubrió.

 

Robusta, rápida y muy eficiente

 

Chlorella ohadii ofrece numerosas vías de investigación. Se trata de un organismo muy resistente a diversos factores de estrés, como la luz extremadamente intensa, la deshidratación y las altas temperaturas. “Como cabría esperar de un alga del desierto, continúa creciendo y realizando la fotosíntesis incluso con intensidades lumínicas dos veces superiores a las de la luz solar directa”, señala el investigador de plantas.

Lo asombroso es que alcanza tasas de crecimiento que ningún otro organismo fototrófico –que utiliza la luz solar como fuente de energía– puede igualar

HAIM TREVES, profesor de metabolismo vegetal en la RPTU

“Lo asombroso es que alcanza tasas de crecimiento que ningún otro organismo fototrófico –que utiliza la luz solar como fuente de energía– puede igualar”, afirma Treves. Al mismo tiempo, añade el investigador, el alga utiliza la luz solar de forma especialmente eficaz para la fotosíntesis. Dicho de otro modo, crece muy deprisa y, además, saca un gran partido a la luz que recibe.

Hasta ahora, los científicos asumían que un organismo podía ser particularmente resistente o crecer bien en condiciones óptimas, pero no ambas cosas. El alga del desierto refuta este dogma y, por ello, se ha convertido en un modelo de investigación ideal.

En concreto, sirve para estudiar cuestiones relacionadas con la producción de energía, los procesos metabólicos y la forma en que los organismos se adaptan al estrés ambiental. Es decir, ayuda a entender cómo es posible resistir condiciones extremas sin renunciar a crecer deprisa.

 

Del alga a los cultivos

 

Mediante estudios fisiológicos, bioquímicos y de biología molecular detallados, Haim Treves ha descubierto qué hace que esta alga robusta sea tan eficiente y rápida. Los análisis genómicos, proteicos y metabólicos exhaustivos han proporcionado información valiosa sobre los mecanismos que permiten su extraordinario crecimiento y su alta resistencia. Un ejemplo, explica el investigador, son sus tasas metabólicas excepcionalmente altas.

En el desierto, el alga verde tiene menos de una hora cada mañana para crecer. Debe reaccionar con rapidez y flexibilidad a las condiciones cambiantes

HAIM TREVES, profesor de metabolismo vegetal en la RPTU

“En el desierto, el alga verde tiene menos de una hora cada mañana para crecer. Debe reaccionar con rapidez y flexibilidad a las condiciones cambiantes. Lo logra porque las reacciones redox impulsadas por la luz se producen a la velocidad del rayo”, explica Treves. La clave, por tanto, está en la rapidez de unas reacciones químicas que la luz pone en marcha.

Treves y su equipo están probando en plantas modelo y en cultivos los genes, las estructuras y los rasgos prometedores que han descubierto en Chlorella ohadii. El objetivo es aumentar los rendimientos.

Además, los investigadores están desarrollando herramientas especializadas para cuantificar las tasas metabólicas que subyacen a las propiedades únicas del alga. “Las herramientas para realizar análisis de flujo metabólico solo están disponibles aquí y en un puñado de otros institutos de investigación”, indica el investigador.

Estamos en proceso de patentar una planta modificada metabólicamente que presenta características similares a las del alga del desierto

HAIM TREVES, profesor de metabolismo vegetal en la RPTU

“Estamos en proceso de patentar una planta modificada metabólicamente que presenta características similares a las del alga del desierto y cuyo rendimiento de semillas ha aumentado un 30 %”, subraya Treves. “Así es como estamos aprovechando el potencial de esta diminuta alga para contribuir a garantizar nuestro suministro de alimentos”, añade el profesor.

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