Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Oxford ha descubierto que, después de todo, la RUBISCO, la enzima que alimenta toda la vida en la Tierra, no está estancada en una rutina evolutiva. El mayor análisis realizado hasta ahora sobre RUBISCO ha descubierto que mejora todo el tiempo, pero muy, muy lentamente. Estos conocimientos podrían potencialmente abrir nuevas rutas para mejorar la seguridad alimentaria.
El artículo «RUBISCO está evolucionando para mejorar la eficiencia catalítica y la asimilación de CO2 en plantas», ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
La enzima más abundante en la Tierra, la RUBISCO, ha estado proporcionando la energía química que alimenta la vida en nuestro planeta durante los últimos tres mil millones de años. Aunque la RUBISCO fija miles de millones de toneladas de CO 2 cada año, la enzima es notoriamente ineficiente. Esto ha creado una paradoja biológica que ha desconcertado a los investigadores durante décadas. ¿Por qué la enzima que ha alimentado la vida durante más de 3 mil millones de años no hace mucho mejor su trabajo? Muchos científicos han debatido si la enzima está atrapada en una «rutina evolutiva», lo que hace imposible que mejore.
Pero una nueva investigación de la Universidad de Oxford ha revelado que el RUBISCO mejora continuamente, pero que esta mejora se produce a un ritmo muy lento.
El autor principal, Jacques Bouvier (estudiante de doctorado en el Departamento de Biología de la Universidad de Oxford), dijo: «Nuestra investigación demuestra por primera vez que la evolución está mejorando constantemente la RUBISCO y que es posible seguir mejorando la enzima. Es importante destacar que esta información proporciona una visión renovada». optimismo por los esfuerzos para diseñar la enzima para ayudar a alimentar al mundo».
Los investigadores analizaron secuencias del gen RUBISCO de una amplia gama de organismos fotosintéticos y cuantificaron la tasa de evolución del RUBISCO por primera vez. Descubrieron que su secuencia se ha alterado en incrementos diminutos de solo un cambio de base en el ADN cada 900.000 años, un marcado contraste con el genoma de la COVID-19, por ejemplo, que evoluciona un cambio de base cada dos semanas. Esto sitúa a RUBISCO en el 1% de los genes de evolución más lenta de la Tierra.
A pesar de este lento ritmo de cambio, los investigadores descubrieron que la enzima está aprovechando esta evolución para mejorar la fijación de CO2. Los autores también descubrieron que esta fijación de CO2 que mejora lentamente está dando como resultado mejoras en la fotosíntesis; Las plantas están evolucionando para mejorar su capacidad de convertir CO2 en azúcar, pero el ritmo de mejora es tan lento que es difícil de apreciar.
Durante décadas, los científicos han aspirado a diseñar una RUBISCO mejorado para impulsar el crecimiento y el rendimiento de las plantas cultivadas. Pero a pesar de mucho esfuerzo, el éxito ha sido limitado y muchos se han preguntado si RUBISCO ya está optimizado, lo que hace que estos intentos sean inútiles. Sin embargo, las ideas de este estudio ofrecen una esperanza renovada. En particular, desentrañar el misterio de lo que está frenando el ritmo de evolución de RUBISCO puede descubrir nuevas formas de mejorar el rendimiento de los cultivos.
Jacques Bouvier añadió: «Dado que la RUBISCO asimila los azúcares que alimentan la vida en la Tierra, mejorar esta enzima es una de las vías más prometedoras para ayudar a combatir la falta de alimentos. Ha habido un acalorado debate sobre si hay posibilidades de mejorar la enzima; nuestra nueva investigación proporciona una respuesta clara a esta pregunta. Si la evolución puede mejorar RUBISCO, ¡nosotros también podemos!»
El autor principal, el profesor Steven Kelly (Departamento de Biología, Universidad de Oxford), dijo: «Hemos demostrado que el RUBISCO no está congelado en el tiempo, sino que evoluciona continuamente para mejorar. Ahora necesitamos comprender los factores que están frenando a la RUBISCO para permitirnos realizar su verdadero potencial».
Este nuevo conocimiento ofrece aliento a los esfuerzos que apuntan a aumentar el rendimiento de los cultivos alimentarios, de fibras y combustibles centrándose en la ingeniería de la RUBISCO. Mejorar la RUBISCO podría ser clave para satisfacer las necesidades alimentarias de una población mundial en crecimiento.
Referencias
University of Oxford. (7 de Marzo de 2024). Study finds world’s most prolific CO₂-fixing enzyme is slowly getting better. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2024-03-world-prolific-enzyme-slowly.html
Quimcasa de México 