🌱 El MIT ha mejorado significativamente la eficiencia de la fotosíntesis mediante evolución dirigida

Investigadores del MIT han dado un paso importante en la optimización de la rubisco, una enzima clave en la fotosíntesis. Al modificar una versión bacteriana de esta molécula, lograron una actividad catalítica un 25% mayor, abriendo perspectivas prometedoras para la agricultura.

Rubisco: un eslabón débil de la fotosíntesis

La rubisco transforma el CO₂ atmosférico en azúcares, un paso esencial del metabolismo vegetal. Pero sufre de una eficiencia limitada: su lentitud y sensibilidad al oxígeno hacen que las plantas pierdan energía, reduciendo su rendimiento.

Varios intentos por mejorar esta enzima habían dado pocos resultados. El equipo del MIT utilizó un enfoque diferente: la evolución dirigida continua, un método capaz de explorar un amplio espectro de mutaciones.

Los investigadores eligieron trabajar con una versión bacteriana de la rubisco, conocida por su rapidez pero mal adaptada a un entorno rico en oxígeno. Aplicando su método, obtuvieron mutaciones que mejoran la selectividad por el CO₂, limitando reacciones innecesarias con el oxígeno.

Las mutaciones afectan regiones cercanas al sitio activo de la enzima, modificando su comportamiento sin alterar su estructura básica. Este resultado constituye una prueba de concepto para futuras aplicaciones en plantas.

Hacia plantas más productivas y con menor consumo de agua

El objetivo ahora es adaptar esta estrategia a la rubisco vegetal, mucho más compleja. Una versión optimizada podría reducir la fotorrespiración, un proceso que consume energía y se activa cuando la enzima capta oxígeno en lugar de CO₂.

A largo plazo, este avance podría aumentar los rendimientos agrícolas o reducir las necesidades de agua, aspectos cruciales en nuestra era de cambio climático.

Zoom: ¿cómo funciona la evolución dirigida?

La evolución dirigida simula en laboratorio el proceso de selección natural. Genera aleatoriamente miles de mutaciones en un gen dado, luego aísla las variantes más eficientes.

El equipo del MIT utilizó una versión automatizada de esta técnica, llamada MutaT7, que acelera el proceso al operar directamente en células vivas. Este método evita los pasos de manipulación in vitro y permite ciclos de optimización muy rápidos.

Este enfoque podría extenderse a otras enzimas de interés para la biotecnología, la salud o el medio ambiente.