Alga din deșertul Negev dezvăluie cum creșterea rapidă și rezistența la condiții extreme pot coexista
O algă verde unicelulară din dunele de nisip ale deșertului Negev, Israel, a devenit în doar câțiva ani un organism-model esențial în cercetarea modernă a fotosintezei. Numită Chlorella ohadii, aceasta îi ajută pe cercetători să înțeleagă mai bine capacitatea plantelor de a se adapta la condiții de mediu extreme, iar descoperirile ar putea contribui în viitor la culturi mai rezistente la căldură, secetă și alte consecințe ale schimbărilor climatice.
Haim Treves, profesor de metabolism vegetal la RPTU, studiază această algă de deșert încă de la descoperirea ei, iar rezultatele sale au fost publicate în revista New Phytologist.
Un mediu ostil vieții
Soare arzător, temperaturi diurne care ating 60 de grade Celsius, nopți în care mercurul coboară sub punctul de îngheț și apă disponibilă doar sub formă de picături de rouă, pentru scurt timp dimineața: condițiile din deșertul Negev, un peisaj stâncos și nisipos din sudul Israelului, par ostile vieții. Cu toate acestea, există organisme care au dezvoltat strategii de supraviețuire și de înflorire în acest mediu.
Printre ele se numără alga verde Chlorella ohadii, izolată de profesorul Itzik Ohad—mentorul lui Haim Treves—din crusta biologică a solului deșertic, acum peste un deceniu. Descoperirea a dat un nou impuls cercetării fotosintezei, procesul central prin care plantele, algele și bacteriile fototrofe produc zahăr din apă și dioxid de carbon cu ajutorul luminii solare.
„Deși fotosinteza este unul dintre cele mai temeinic studiate procese, încă nu înțelegem pe deplin ce limitează creșterea organismelor fotosintetice și de ce unele cresc mai repede decât altele. Privind la deșertul Negev, unul dintre cele mai aspre medii de pe Pământ, am presupus că orice supraviețuiește acolo ne poate ajuta să înțelegem mai bine potențialul și limitele fotosintezei și să dezvoltăm culturi mai rezistente pentru viitor”, explică Treves.
Robustă, cu creștere rapidă și super-eficientă
Chlorella ohadii oferă numeroase direcții de cercetare în acest sens. Este rezistentă la numeroși factori de stres, inclusiv la lumină extrem de intensă, deshidratare și temperaturi ridicate.
„Așa cum te-ai aștepta de la o algă de deșert, continuă să crească și să fotosintezeze chiar și la intensități luminoase de două ori mai mari decât cele ale luminii solare pline. Uimitor este că atinge rate de creștere pe care niciun alt organism fototrof—care folosește lumina solară ca sursă de energie—nu le poate egala. În același timp, folosește lumina solară deosebit de eficient pentru fotosinteză”, spune cercetătorul.
Până acum, oamenii de știință presupuneau că un organism poate fi fie deosebit de rezistent, fie să crească bine în condiții optime—dar nu ambele. Alga de deșert, care infirmă această dogmă, este astfel un model ideal de cercetare pentru întrebări legate de producția de energie, procesele metabolice și modul în care organismele fac față stresului ambiental.
Valorificarea proprietăților algei Chlorella ohadii
Prin studii fiziologice, biochimice și de biologie moleculară detaliate, Treves a descoperit ce face această algă robustă atât de eficientă și de rapidă. Analize genomice, proteice și metabolice extinse au oferit informații valoroase despre mecanismele care îi permit creșterea extraordinară și rezistența ridicată.
„Un exemplu îl constituie ratele metabolice excepțional de ridicate. În deșert, alga verde are mai puțin de o oră în fiecare dimineață pentru a crește. Trebuie să reacționeze rapid și flexibil la condițiile în schimbare. Reușește acest lucru pentru că reacțiile redox declanșate de lumină se desfășoară cu o viteză fulgerătoare”, explică cercetătorul.
Treves și echipa sa testează genele, structurile și trăsăturile promițătoare descoperite la Chlorella ohadii pe plante-model și plante de cultură. Scopul: creșterea randamentelor.
„În prezent suntem în proces de patentare a unei plante modificate metabolic, care prezintă trăsături similare cu cele ale algei de deșert și al cărei randament de semințe a fost crescut cu 30%. Astfel valorificăm potențialul acestei alge minuscule pentru a ajuta la securizarea aprovizionării noastre cu alimente”, afirmă Treves.
În plus, cercetătorii dezvoltă instrumente specializate pentru a cuantifica ratele metabolice care stau la baza proprietăților unice ale algei Chlorella ohadii. „Instrumentele pentru efectuarea analizei fluxului metabolic sunt disponibile doar aici și la o mână de alte institute de cercetare.”
