La fotosíntesis sustenta casi toda la vida en la Tierra, pero su principal motor molecular está lejos de ser perfecto. La enzima rubiscoLa Rubisco, responsable de fijar el dióxido de carbono atmosférico (CO₂), es notoriamente lenta y a menudo comete un error costoso: en lugar de capturar CO₂, reacciona con el oxígeno (O₂). Este problema reduce la eficiencia fotosintética y limita la productividad de las plantas. A lo largo de la evolución, diversos organismos han desarrollado soluciones para superar esta limitación concentrando el CO₂ cerca de la Rubisco. Entre estas soluciones se encuentran: pirenoides, estructuras microscópicas mejor conocidas en las algas. Pero existe una sorprendente excepción entre las plantas terrestres: antocerotes.
En una nueva revisión, Robison y sus colegas muestran por qué estos pequeños briófitos merecen una atención especial.Las antocerotas son las únicas plantas terrestres conocidas que poseen pirenoides, compartimentos ricos en Rubisco capaces de aumentar la disponibilidad de CO₂ para la fotosíntesis. Más que una curiosidad evolutiva, estas estructuras podrían ofrecer valiosas pistas para mejorar la eficiencia fotosintética de los cultivos.
Si bien los pirenoides se han estudiado ampliamente en algas, los que se encuentran en los antocerotes surgieron de forma independiente. Esto significa que estos organismos alcanzaron una solución funcional similar a través de una vía evolutiva diferente. Para los autores, esta convergencia convierte a los antocerotes en un sistema particularmente interesante para comprender cómo pueden evolucionar los mecanismos de concentración de carbono en ambientes terrestres, donde la disponibilidad de agua y la difusión de CO₂ plantean desafíos distintos a los que se presentan en entornos acuáticos.
La revisión reúne más de un siglo de investigación y revela que los pirenoides de las antocerotas son mucho más diversos de lo que se pensaba anteriormente. Los diferentes linajes muestran arquitecturas distintas, que van desde estructuras compactas y bien definidas hasta formas más irregulares atravesadas por tilacoides membranas. Esta diversidad sugiere que no existe una única manera de construir un sistema eficiente de concentración de carbono.
Uno de los aspectos más intrigantes se refiere a la forma en que se ensamblan estas estructuras. En algas como ChlamydomonasLa formación de pirenoides depende de proteínas especializadas que promueven la agregación de Rubisco. En el antocerote Anthoceros agrestisLa condensación parece estar impulsada por una versión inusual de la subunidad pequeña de la Rubisco. La proteína que estimula la condensación posee una extensión terminal capaz de promover la autoasociación, lo que permite a la Rubisco organizarse en una matriz condensada sin depender del mismo conjunto de proteínas que se encuentran en las algas.
Otro punto interesante es que los pirenoides de las antocerotas parecen ser relativamente estables. Mientras que algunas algas reorganizan rápidamente estas estructuras en respuesta a las condiciones ambientales, los pirenoides de Anthoceros agrestis muestran un comportamiento más constitutivo, permaneciendo presentes incluso bajo diferentes concentraciones de CO₂.
Desde una perspectiva evolutiva, el estudio refuerza la idea de que la búsqueda de una mayor eficiencia fotosintética puede generar soluciones similares en linajes muy distantes entre sí. La existencia de un mecanismo de concentración de carbono en un grupo tan antiguo de plantas terrestres sugiere que múltiples rutas evolutivas pueden conducir al mismo objetivo: aumentar la disponibilidad de CO₂ para la Rubisco, lo que favorece mayores tasas fotosintéticas y un mayor crecimiento vegetal.
Pero quizás la implicación más interesante se encuentre fuera del ámbito de la biología evolutiva. Según los autores, los pirenoides de las antocerotas podrían inspirar futuras estrategias para la ingeniería fotosintética. En lugar de intentar transferir sistemas de algas por completo a los cultivos, un enfoque más realista podría combinar componentes ya presentes en las antocerotas con mecanismos algales para el transporte y la concentración de carbono. Esta estrategia modular podría representar una vía más viable para mejorar la eficiencia del uso del carbono en las plantas cultivadas.
Al conectar la evolución, la fisiología y la biotecnología, esta revisión demuestra que los pirenoides de las antocerotas son mucho más que pequeñas esferas verdes dentro de los cloroplastos. Representan una sofisticada solución evolutiva a los desafíos de la fotosíntesis y, posiblemente, una fuente de inspiración para el desarrollo de los cultivos del futuro.
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Robison TA, Villarreal A JC, Li FW, Gunn LH. 2026. Pirenoides de antocerotas: una excepción terrestre con lecciones de ingeniería. Fisiología de las plantas. https://doi.org/10.1093/plphys/kiag247
Traducción al portugués de Pablo O. Santos.
Imagen de portada: Anthoceros agrestis por Михаил Языков (iNaturalist, CC BY 4.0).
