Las diatomeas producen más oxigeno que los bosques tropicales

Un nuevo estudio en 'Nature Climate Change' ha encontrado las formas genéticas que adopta una especie común de diatomea, que se ajustan a los aumentos repentinos y a largo plazo de CO2.

"Hay ciertos genes que responden de inmediato a un cambio en el CO2, pero la modificación en el metabolismo no sucede en realidad hasta que las diatomeas tienen algún tiempo para aclimatarse", explica la primera autora Gwenn Hennon, estudiante de doctorado en Oceanografía en la Universidad de Washington.

Las diatomeas en los océanos del mundo exhalan más oxígeno que todos los bosques tropicales del mundo, con estas diminutas algas a la deriva generando alrededor del 20 por ciento del oxígeno producido en la Tierra cada año y reciclando de forma invisible los gases que envuelve nuestro planeta.

Hasta ahora, se desconocía cómo las diatomeas responderán a los crecientes niveles de dióxido de carbono. Entender la maquinaria genética de cómo diatomeas responden al aumento de dióxido de carbono por la quema de combustibles fósiles podría ayudar a predecir el futuro de los océanos del mundo y determinar qué papel pueden desempeñar las diatomeas en el futuro de la atmósfera de la Tierra.

Muchas plantas de la tierra y otros organismos fotosintéticos crecen más rápido con más CO2. Sorprendentemente, la investigación anterior de Hennon mostró que en los niveles de nutrientes típicos, las diatomeas simplemente se relajan y descansan. "En lugar de utilizar esa energía del CO2 para crecer más rápido, simplemente dejaron de recoger mucha cantidad de energía de la luz a través de la fotosíntesis y realizar menos respiración", dice Hennon.

El nuevo estudio muestra cómo y por qué sucede eso. Hennon cultivó una especie común de diatomea en el laboratorio bajo condiciones controladas que imiten las condiciones oceánicas comunes, donde el crecimiento de diatomeas está limitado por la disponibilidad de nitrógeno.

En un escenario, se aumentó gradualmente el dióxido de carbono durante cuatro días. En el otro escenario, esta investigadora se ocupó de los habitantes invisibles del acuario durante alrededor de un mes, permitiendo a unas 15 generaciones de diatomeas adaptarse a los niveles de CO2 de hasta 800 partes por millón, que la atmósfera de la Tierra podría alcanzar para el año 2100. Cuando el CO2 de repente alcanzó su máximo, como podría ocurrir durante un cambio repentino en las corrientes oceánicas, estas diatomeas producen una molécula de señalización que desencadena una cascada molecular de eventos, reduciendo los procesos de consumo energético necesarios para concentrar el dióxido de carbono.

La principal enzima para la fotosíntesis evolucionó primero en el periodo Precámbrico, hace casi 3 millones de años, cuando el CO2 era extremadamente alto, en varias miles de partes por millón. "No ha habido otra enzima para reemplazarla, ya que, para la fotosíntesis, las plantas y algas tienen una enzima que funciona mejor en un nivel más alto de CO2 que el actualmente disponible", detalla Hennon.

Sin embargo, cuando el CO2 permanece alto durante mucho tiempo, las diatomeas hacen un cambio metabólico más radical: disminuyen la fotosíntesis y la respiración para equilibrar el presupuesto de energía de la célula. En otras palabras, las diatomeas utilizan menos energía para crecer al mismo ritmo.

Las diatomeas podrían utilizar la energía de la luz existente para crecer más rápido, pero sólo si no hay otras limitaciones en su crecimiento. "Realmente depende de donde estén --señala Hennon--. Hay un montón de situaciones en los océanos, donde las diatomeas no pueden crecer más rápido porque están limitadas por nutrientes como el hierro o el nitrógeno".

El autor principal, Ginger Armbrust, profesor de Oceanografía de la Universidad de Washington, secuenció en 2004 el genoma completo de la diatomea 'Thalassiosira pseudonana' utilizado en este estudio. El nuevo documento se basa en ese trabajo, así como el creciente conocimiento genético de otras diatomeas.

"Aprovechamos resultados de casi cien experimentos diferentes a disposición del público para identificar estas genéticas 'agujas en un pajar' y obtener nuestros primeros indicios de cómo las diatomeas detectan y responden al aumento de las concentraciones de CO2", afirma Armbrust. Existe esta misma maquinaria genética en las diatomeas alejadas, según Hennon, lo que sugiere que la misma respuesta podría ocurrir en muchas especies que viven en los océanos reales.

"Es muy emocionante cuando encuentras algo en una cepa de laboratorio que piensas que podría ser posible generalizar a otras diatomeas en el campo y tal vez, incluso, otro fitoplancton", afirma Hennon. La investigación futura puede ver cómo funciona la confusión genética en otras especies y en diferentes condiciones ambientales, así como la forma en que se vincula con el proceso mucho más lento de la evolución genética. (Ecoticias)

18/06/15