El papel de la luz en el crecimiento y desarrollo de los organismos fotosintéticos ha sido objeto de investigación durante décadas. Una nueva investigación llevada a cabo por investigadores de la Academia China de Ciencias ha demostrado que la luz roja puede promover el crecimiento fotoautótrofo de la alga verde Haematococcus pluvialis (H. pluvialis), revelando los mecanismos implicados en este proceso.
H. pluvialis es una alga verde unicelular reconocida ampliamente por su capacidad de acumular astaxantina en grandes cantidades, siendo actualmente la mejor fuente biológica establecida de astaxantina natural en la naturaleza.
La astaxantina es un antioxidante y pigmento carotenoide con numerosos beneficios para la salud humana, que ha despertado recientemente un gran interés en la industria alimentaria, farmacéutica y cosmética. Sin embargo, para aprovechar al máximo su potencial, es fundamental comprender los factores que influyen en su crecimiento y producción de astaxantina.
Estudios previos han demostrado que el uso de combinaciones adecuadas de luz roja y blanca puede promover el crecimiento de H. pluvialis y mejorar la producción de astaxantina, pero los procesos y mecanismos en los que la luz roja desempeña un papel aún no se comprenden bien.
En este nuevo estudio, los investigadores, liderados por el profesor HUANG Qing, trabajaron en un nuevo método para promover el crecimiento de Haematococcus pluvialis. Después de cambiar el modo de cultivo de iluminación de luz blanca a luz roja en la fase tardía de crecimiento, los investigadores observaron una mejora en el crecimiento fotoautótrofo de H. pluvialis.
Además, el equipo de investigación confirmó que la luz roja mejoraba la fotosíntesis y aumentaba las tasas de fijación de CO2 al regular la actividad de las anhidrasas carbónicas. Las anhidrasas carbónicas son enzimas clave involucradas en la conversión de dióxido de carbono (CO2) en bicarbonato, un paso esencial en el proceso de fotosíntesis de las plantas y algas. Al mantener el pH del medio estable entre 8 y 9, la luz roja favorece un entorno óptimo para la actividad de estas enzimas, lo que a su vez promueve una mayor fijación de CO2 y un crecimiento más eficiente de H. pluvialis.
El estudio también reveló detalles fascinantes sobre el mecanismo molecular subyacente. La luz roja regula la expresión de genes de anhidrasa carbónica a través de la vía del complejo COP1-SPA1 mediada por el fitocromo. Estos genes codifican las anhidrasas carbónicas CAH1 y CAH3, cuya actividad afecta directamente la fijación de carbono en H. pluvialis. Al comprender cómo la luz roja regula la expresión de estos genes, los investigadores han dado un paso importante hacia la comprensión de los mecanismos moleculares que controlan el crecimiento de H. pluvialis y la producción de astaxantina.
El impacto de esta investigación va más allá de la comprensión fundamental de los mecanismos biológicos. El uso eficiente de la luz durante el cultivo de microalgas puede tener implicaciones prácticas significativas en la producción sostenible y la neutralización de carbono. A medida que la preocupación por el cambio climático y la sostenibilidad aumenta en todo el mundo, encontrar formas de aprovechar los recursos naturales y reducir nuestra huella ambiental se vuelve cada vez más importante.
La investigación del profesor Huang Qing y su equipo proporciona orientación valiosa para optimizar el uso de la luz en los procesos de cultivo de microalgas, lo que podría ayudar a impulsar la producción de biocombustibles y otros productos de valor agregado de manera más eficiente y sostenible.
Imagen de portada: Frank Fox, CC BY-SA 3.0 DE <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en>, via Wikimedia Commons
