Uma equipe de cientistas liderada pelo BIAM (CEA/CNRS/Universidade Aix-Marseille) descobriu que dois processos-chave da fotossíntese - o mecanismo de concentração de CO2 e a fotorrespiração - funcionam em sinergia, e não em oposição como se pensava até agora. Uma descoberta crucial para entender melhor os fluxos de carbono relacionados às mudanças climáticas e que pode beneficiar a bioeconomia.
As microalgas, esses minúsculos organismos fotossintéticos, desempenham um papel essencial na regulação do clima, absorvendo quase metade do dióxido de carbono (CO₂) atmosférico que entra anualmente nos ecossistemas. Por meio da fotossíntese, elas fixam o CO₂ e o transformam em biomassa, utilizando a luz como fonte de energia. No entanto, em escalas de tempo geológicas, quando o CO₂ se tornou mais escasso, mecanismos de concentração de CO2 surgiram nesses organismos para limitar a fotorrespiração. Porém, os mecanismos precisos que permitem essa adaptação permaneciam até agora pouco compreendidos.
Publicado na revista Nature Communications, um estudo questiona as relações entre esses dois fenômenos. Até então, supunha-se que as microalgas concentravam o CO₂ para otimizar a fotossíntese, ao mesmo tempo que "desativavam" a fotorrespiração. No entanto, uma equipe de pesquisa do CEA, em colaboração com o Instituto Max-Planck de Potsdam, na Alemanha, e outros quatro laboratórios, mostrou que esses dois mecanismos, supostamente antagônicos, cooperam e permitem que as microalgas sobrevivam quando o CO2 está em falta ou se torna escasso.
Uma proteína no centro do processo
Os pesquisadores identificaram uma proteína (LCI20) como um elemento central nessa regulação. Presente no envelope do cloroplasto (organela celular fundamental na fotossíntese), essa proteína facilita o equilíbrio entre as duas vias metabólicas e permite que as algas eliminem os subprodutos tóxicos da fotorrespiração. Sem essa proteína, as microalgas são incapazes de se adaptar durante uma transição abrupta para um ambiente com concentrações muito baixas de CO₂. Os pesquisadores observaram um acúmulo tóxico de metabólitos, o que inibe o crescimento, destacando assim a importância da LCI20 no equilíbrio metabólico global.
"Esse diálogo entre fotossíntese e fotorrespiração demonstra a capacidade das microalgas de se adaptar de forma refinada ao seu ambiente. É uma estratégia de aclimatação muito mais complexa do que imaginávamos",
explicam Yonghua Li-Beisson e Gilles Peltier, coautores da descoberta.
Implicações para o clima e a bioeconomia
Essa pesquisa redefine nossa compreensão do ciclo do carbono nos oceanos. Além das implicações ambientais, esses resultados podem beneficiar as seguintes áreas:
- a bioeconomia, considerando o equilíbrio entre CO₂ e O₂ em biorreatores para melhorar a produção de biomassa ou compostos de interesse (biocombustíveis, proteínas, moléculas farmacêuticas);
- a modelagem climática, integrando melhor a contribuição das microalgas ao ciclo global do carbono;
O próximo passo? Explorar essa coexistência metabólica em outras espécies de microalgas marinhas de interesse ecológico ou industrial, para entender melhor como elas reagem às flutuações ambientais - um desafio crucial na era das mudanças climáticas.