Las plantas acuáticas desempeñan un papel primordial en la fijación y almacenamiento de carbono, la creación de nichos ecológicos, el reciclaje de nutrientes y la protección contra la erosión en ecosistemas acuáticos de vital importancia biológica. Es por eso que uno de los hitos en la historia de la biología es la colonización del medio acuático por parte de las plantas vasculares, que se llaman así por lo que disponen de un sistema de conducción que recorre las raíces, el tallo y las hojas y mediante el cual se transporta el agua, las sales minerales y el CO2.

Ahora, un equipo de investigadores del grupo de investigación en Biología de las Plantas en Condiciones Mediterráneas (PLANTMED), del Instituto de Investigación Agroambiental y Economía del Agua (INAGEA) de la Universidad de las Islas Baleares, ha descrito por primera vez las adaptaciones especiales y únicas de estas plantas para hacer frente a la baja disponibilidad de CO2 en el medio acuático. El estudio se ha publicado recientemente en la prestigiosa revista científica Nature Plants.

El CO2 se fija durante la fotosíntesis gracias a una proteína llamada Rubisco (ribulosa 1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa), una de las enzimas más importantes de la biosfera porque es el único capaz de transformar de forma significativa el carbono inorgánico en formas orgánicas utilizables en los procesos vitales.

La investigación de los investigadores de la UIB ha demostrado que para hacer frente a las bajas concentraciones de CO2 en el medio marino, las plantas acuáticas han desarrollado mecanismos extremadamente eficientes de bombeo de CO2 hacia el interior del tejido fotosintético. Los datos indican que el perfeccionamiento de estos mecanismos de bombeo fue progresivo durante la vuelta al mar de las plantas acuáticas, primero en agua dulce, después en salobre y finalmente en el mar.

Como consecuencia de la adopción de mecanismos de concentración de CO2, la Rubisco de las plantas marinas ha sufrido una evolución única y diferenciada de las plantas emparentadas que quedaron en tierra emergida, revirtiendo incluso alguna de las adaptaciones conseguidas durante el evolución de las plantas terrestres.

Esencial para la agricultura y en riesgo por el cambio climático

La singularidad de los mecanismos de bombeo de CO2 y la Rubisco de las plantas marinas abre nuevas perspectivas de cara a mejorar la eficiencia fotosintética en cultivos, ya que este estudio demuestra que las propiedades cinéticas de la Rubisco de las plantas son más maleables del que se había observado hasta ahora. Esto es de gran importancia, dado que mejoras en la capacidad de fijar el CO2 como las descritas en plantas marinas podrían suponer aumentos de hasta un 50% en la capacidad productiva de cultivos.

Por otra parte, la información derivada de este estudio pone de relieve el riesgo que supone el cambio climático para la capacidad de fijación de CO2 de plantas acuáticas, como la Posidonia oceanica. Los investigadores señalan que si la concentración de CO2 sigue aumentando, las adaptaciones especiales de estas plantas en cuanto al bombeo de CO2 y su posterior fijación en moléculas orgánicas podrían dejar de funcionar de forma óptima y reducir su funcionalidad como grandes acumuladoras de carbono orgánico y, en general, como proveedoras de servicios ecosistémicos.

La investigación se ha realizado en el marco del proyecto MARISCO (PGC2018-094621-B-I00), financiado por la Agencia Estatal de Investigación del MICINN y fondos FEDER, y Acciones Especiales financiadas por la Dirección General de Política Universitaria e Investigación del Gobierno de las Islas Baleares. Este proyecto tiene como objetivo profundizar en el conocimiento de los mecanismos fisiológicos que operan en las plantas marinas, lo que es de vital importancia para desarrollar estrategias eficientes para su conservación.

Los investigadores presentarán los resultados de su estudio en el 10th International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms, que se realizará en la Universidad de Princeton (Estados Unidos) del 6 al 8 de julio.