Dos biofísicos de la Universidad de Olomouc han descubierto que el proceso de fotosíntesis realizado por las coníferas es distinto que en el de otros tipos de plantas. A pinos y abetos les faltan dos proteínas absorbentes de luz (Lhcb6 y Lhcb3) que sí existen en otros vegetales terrestres. La cuestión es pues por qué en su proceso evolutivo las coníferas perdieron estas proteínas. Una de las hipótesis es que tuvieron que enfrentarse a luz de alta intensidad.
Los biofísicos checos Roman Kouřil y Petr Ilík han desatado un amplio debate internacional con su último artículo, publicado en una revista científica de prestigio. De acuerdo con sus observaciones, las plantas coníferas se distinguen de otros grupos vegetales terrestres por carecer de dos proteínas consideradas clave en su proceso de fotosíntesis.
De esta forma, pinos, abetos, cipreses y otras plantas de este grupo transforman la luz en energía de forma distinta, una diferenciación que pudo iniciarse tras la catástrofe planetaria conocida como Great Dying, explica Ilík.
Roman Kouřil y Petr Ilík, foto: Blanka Mazalová, ČRo
“Las coníferas como las conocemos hoy se desarrollaron en la Tierra hace aproximadamente 250 millones de años, cuando el planeta se vio afectado por una de sus mayores catástrofes naturales, la explosión de un supervolcán. Las condiciones de vida de la Tierra se vieron afectadas de forma fundamental. Durante la catástrofe se extinguió más de un 70% de todas las especies, tanto de animales como de plantas. Y con estas condiciones probablemente fue para estas plantas una ventaja no usar estas dos proteínas o eliminarlas de su genoma”.
La cuestión es pues por qué en su proceso evolutivo las coníferas perdieron estas proteínas. Una de las hipótesis es que tuvieron que enfrentarse a luz de alta intensidad, explica Kouřil.
“Las plantas que crecen en lugares donde hay alta intensidad de luz regulan de alguna forma estas dos proteínas. No las pierden, pero sí que regulan y reducen su cantidad”.
Como es lógico las próximas investigaciones de Kouřil e Ilík se enfocarán en desentrañar el misterio de qué ventaja tiene la ausencia de estas dos proteínas en las coníferas, ya que resulta imposible que a lo largo de 250 millones de años este rasgo haya permanecido sin que les otorgue algún tipo de ventaja evolutiva.
Profundizando un poco en la fotosíntesis.
Los fotosistemas se encuentran en las membranas tilacoidales del cloroplasto y son complejos multiproteicos que participan en la captación de luz y en el transporte electrónico fotosintético.
La fotosíntesis en las plantas y las algas se basa en la función coordinada de dos fotosistemas (PS) I y II, los cuales tienen una localización diferencial dentro de la membrana tilacoidal. El PSI se encuentra preferentemente en las lamelas estromales, mientras que el PS II se localiza casi exclusivamente en los grana.
Estructura cloroplasto
El PSI de plantas y algas verdes posee una antena extrínseca denominada LHCI. En las plantas, este complejo está formado por cuatro polipéptidos (Lhca1-4) de la superfamilia génica Lhc.
El PSII en plantas y algas verdes, el complejo de antena está formado por proteínas Lhcb que unen Chl a y b, mientras que en cianobacterias este tipo de antena no existe pero los ficobilisomas desempeñan una función similar. Los supercomplejos pueden variar en el número de antenas principales que poseen, siendo el más pequeño el que estaría formado por dos antenas principales (dos trímeros) y un dímero de la unidad central del PSII.
Su eficacia es aumentada por unas proteínas finamente sintonizada(Lhcs) recolectoras de luz conectadas a ellas. Las proteínas más recientes Lhcs (en términos evolutivos), Lhcb6 y Lhcb3, evolucionaron durante la transición de las plantas del agua a la tierra y hasta ahora han sido consideradas como una característica esencial de las plantas terrestres.
En el trabajo publicado utilizaron solamente microscopía electrónica y análisis de la secuencia proteica para estudiar la arquitectura y composición del supercomplejo PSII de Pino Noruego y especies afines.
Los investigadores encontraron que las principales familias de plantas terrestres carecen de lhcb6 funcional y de genes lhcb3, que cambia notablemente la organización del supercomplexjo PSII.
Las proteínas Lhcb6 y Lhcb3 se han perdido en los géneros de gimnospermas Picea y Pinus (familia Pinaceae) y Gnetum (Gnetales).
También se reveló que la ausencia de estas proteínas en el Pino Noruego (Picea abies) modifica el supercomplejo PSII de tal manera que se asemeja a sus contrapartes en el alga Chlamydomonas reinhardtii, un organismo evolutivamente mas viejo.
Estos resultados rompen un arraigado concepto de que las proteínas Lhcb6 y Lhcb3, son la característica esencial de las plantas terrestres y evidencian la cuestión de lo que podría ser la ventaja evolutiva de su pérdida.
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