Gli scienziati hanno scoperto il gene che lo rende possibile alghe marine per creare un tipo unico di clorofilla. Hanno impiantato con successo questo gene in una pianta terrestre, aprendo la strada a migliori raccolti su meno terra.
La scoperta del gene risolve un mistero di lunga data tra gli scienziati sui percorsi molecolari che consentono alle alghe di produrre questa clorofilla e sopravvivere.
“Le alghe marine producono la metà di tutto l’ossigeno che respiriamo, anche più delle piante terrestri. E alimentano enormi reti alimentari, pesci che vengono mangiati dai mammiferi e dagli esseri umani”, ha affermato Tingting Xiang, assistente professore di bioingegneria della UC Riverside e autore principale dello studio. “Nonostante la loro importanza globale, fino ad ora non abbiamo compreso la base genetica della sopravvivenza delle alghe”.
IL studio, pubblicato su Current Biology, documenta anche un altro risultato unico nel suo genere: dimostrare che una pianta terrestre potrebbe produrre clorofilla marina. Per questo esperimento sono state utilizzate piante di tabacco, ma in teoria qualsiasi pianta terrestre potrebbe essere in grado di incorporare il gene delle alghe marine, consentendo loro di assorbire uno spettro più completo di luce e ottenere una crescita migliore.
La clorofilla è un pigmento che consente la fotosintesi, il processo di conversione della luce in “cibo” o energia chimica. Le piante producono clorofilla a e b, mentre la maggior parte delle alghe marine e delle alghe producono c, che consente loro di assorbire la luce blu-verde che raggiunge l’acqua.
“Le clorofille b e c assorbono la luce a diverse lunghezze d’onda”, ha detto Xiang. “L’oceano assorbe la luce rossa, motivo per cui sembra blu. La clorofilla C si è evoluta per catturare la luce blu-verde che penetra più in profondità nell’acqua”.
Un’ulteriore applicazione di questa ricerca potrebbe essere nella produzione di biocarburanti a base di alghe. Esistono alcune specie di alghe che producono clorofille a o b come le piante terrestri, invece di c. Infondere in queste alghe il gene per produrre la clorofilla C potrebbe anche migliorare la loro capacità di utilizzare più luce e aumentare la loro crescita, creando più materia prima per il carburante.
Polipi di corallo che ospitano alghe simbiotiche. Credito immagine: Jinkerson/Xiang/UCR
Inizialmente i ricercatori si erano proposti di approfondire la conoscenza di una specie di alghe che vive nei coralli. Queste alghe producono zuccheri e li condividono con i coralli ospiti. “Ogni colonia di coralli ha migliaia di polipi e il loro colore marrone è dovuto alle alghe. Ogni volta che vedi lo sbiancamento dei coralli, è dovuto alla perdita delle alghe”, ha detto Xiang.
Interessati a come la capacità delle alghe di fare la fotosintesi avrebbe influenzato il corallo, i ricercatori hanno lavorato con alghe mutanti come esperimento. Questi rari mutanti erano di colore più giallo rispetto ai loro parenti marroni e non erano in grado di eseguire la fotosintesi. Hanno scoperto, inaspettatamente, che nel corallo queste alghe mutanti erano ancora in grado di vivere e crescere perché il corallo fornisce alle alghe il sostentamento per crescere.
Per fortuna, utilizzando il sequenziamento del DNA di prossima generazione e numerose analisi dei dati, i ricercatori sono stati anche in grado di utilizzare i mutanti per scoprire il gene responsabile della produzione di clorofilla c. “La scoperta del gene della clorofilla C non era l’obiettivo iniziale del nostro lavoro. Abbiamo creato i mutanti per un altro motivo, ma immagino che siamo stati solo fortunati”, ha detto Xiang.
Con nuove conoscenze sulle basi genetiche per la produzione della clorofilla c, i ricercatori sperano che il lavoro possa eventualmente aiutare ad arginare l’ondata di sbiancamento dei coralli osservata in tutto il mondo. Inoltre, esistono applicazioni terrestri che potrebbero aiutare le persone ad adattarsi ai cambiamenti climatici.
“Identificare la via biosintetica della clorofilla C è più di una curiosità scientifica; si tratta di un potenziale punto di svolta per l’energia sostenibile e la sicurezza alimentare”, ha affermato Robert Jinkerson, professore di ingegneria chimica dell’UCR e coautore dello studio.
“Svelando i segreti di questo pigmento chiave, non solo stiamo ottenendo informazioni sulla linfa vitale degli ecosistemi marini, ma stiamo anche aprendo la strada a un percorso verso lo sviluppo di colture più robuste e biocarburanti efficienti”, ha affermato Jinkerson.
Fonte: UC Riverside
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