Moss evolucionó después de las algas, pero antes de las plantas vasculares terrestres, como los helechos y los árboles, lo que los convierte en un objetivo interesante para los científicos que estudian la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas convierten la luz solar en combustible. Ahora investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab han hecho un descubrimiento que podría arrojar luz sobre cómo evolucionaron las plantas para moverse del océano a la tierra.
Un equipo de investigadores de Berkeley Lab dirigido por Masakazu Iwai y Krishna Niyogi examinó el fotosistema I, un complejo de varias proteínas conocido como el "centro de electrones" por su papel en el transporte de electrones fotosintéticos. Utilizando microscopía crioelectrónica cryo-EM,que permite un nivel de resolución sin precedentes, encontraron la estructura de la proteína en una especie de musgo llamada Physcomitrella patens es diferente de la de otros tipos de plantas, como las algas y el césped.
Su artículo, "Una organización supramolecular única del fotosistema I en el musgo Physcomitrella patens , "fue publicado en la revista, Plantas naturales . Dijo Iwai, el autor principal y correspondiente y un investigador en el Área de Biociencia de Berkeley Lab, "Todavía hay mucho que se desconoce sobre la fotosíntesis. Este estudio puede ayudarnos a comprender la terrestreización de las plantas, cómo las plantas evolucionaron para vivir en tierra sin condiciones acuosas"
Niyogi, un biólogo y el autor correspondiente, agregó: "La adaptación de las plantas al medio ambiente terrestre fue un paso enorme y desafiante en la evolución de la vida en la Tierra, por lo que es importante comprender las innovaciones biológicas y los procesos que permitieron estoocurrir."
Además, una mejor comprensión de cómo la naturaleza realiza la fotosíntesis, que es responsable de casi toda la producción primaria de biomasa en el planeta, puede ayudar a los científicos a desarrollar la fotosíntesis artificial, un esquema para producir combustible a partir de la luz solar, el agua y el dióxido de carbono.Para el estudio, los investigadores compararon la estructura del fotosistema I en el musgo con su estructura en la pequeña planta de tierra con flores Arabidopsis thaliana , y en el alga verde, Chlamydomonas reinhardtii . Específicamente, analizaron la recolección de luz fotosintética, que se realiza mediante un "supercomplejo" compuesto por dos complejos de proteínas, el fotosistema I y sus proteínas complejas de recolección de luz.
Iwai trabajó con Patricia Grob y Eva Nogales de Berkeley Lab para la obtención de imágenes de cryo-EM, que permite a los investigadores obtener imágenes de alta resolución de la estructura de la proteína sin tener que cristalizar o manchar la muestra.
"La luz se absorbe y se transfiere a los centros de reacción de los fotosistemas I y II con una eficiencia casi perfecta, y este documento muestra una disposición única de los complejos de pigmento-proteína que logran esta hazaña", dijo Niyogi. "El trabajo tiene implicaciones paraLa evolución de la fotosíntesis en las plantas, porque el organismo que estudiamos - Physcomitrella un musgo - es un representante de uno de los primeros linajes de plantas terrestres, por lo que podemos obtener una imagen de cómo podría haber sido la antena de captación de luz durante la evolución de las plantas terrestres ".
Esta investigación fue financiada por la Oficina de Ciencia del DOE.
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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