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Las agujas de las coníferas consumen oxígeno, en lugar de producirlo, mediante un mecanismo que se activa a principios de la primavera, cuando las bajas temperaturas coinciden con la luz alta.
Así lo ha demostrado un equipo de investigación internacional liderado por la Universidad de Umea, cuyos resultados han sido publicados en Nature Communications.
La fotosíntesis de las plantas, que ocurre en las membranas tilacoides dentro de los cloroplastos de las hojas, libera oxígeno a nuestra atmósfera y produce carbohidratos. Los animales y los hongos realizan la reacción opuesta y consumen oxígeno durante la respiración. Las plantas también respiran, por ejemplo durante la noche y en las raíces pero durante el día las hojas y las acículas son verdaderas "fábricas de oxígeno".
Tatyana Shutova, ingeniera de investigación sénior de la Universidad de Umea, quedó muy sorprendida al probar un nuevo instrumento para medir el oxígeno liberado por estas agujas. Descubrió que las muestras de membranas tilacoides verdes de agujas de pino y abeto en invierno se comportaban de manera opuesta a las agujas de verano. Consumieron oxígeno en condiciones con luz.
"Pensé que había algo mal con el instrumento y repetí las mediciones", dijo en un comunicado Tatyana Shutova, que trabaja en el grupo de Stefan Jansson en el Centro de Ciencias de las Plantas de Umea. "Los resultados fueron consistentes durante varios inviernos y tanto para el pino silvestre como para la pícea de Noruega".
Las muestras analizadas por Tatyana Shutova fueron recolectadas por Pushan Bag, quien estudió en su proyecto de doctorado en la Universidad de Umea cómo las coníferas pueden permanecer verdes durante los largos y fríos inviernos boreales.
Desconcertados por los resultados, los investigadores se propusieron investigar los fenómenos utilizando una combinación de técnicas sofisticadas. Junto con Dmitry Shevela de la Universidad de Umea y Johannes Messinger, profesor de la Universidad de Uppsala, utilizaron un instrumento especializado que les permitió distinguir entre el oxígeno producido y el consumido.
"Para identificar dónde se absorbió exactamente el oxígeno, adoptamos un enfoque de eliminación para optar por otras vías que potencialmente podrían consumir oxígeno y finalmente nos quedamos con una sola opción: el consumo de oxígeno ocurrió alrededor del fotosistema I, uno de los dos complejos principales de fotosíntesis, e involucró un tipo especial de proteína llamada proteínas Flavodiiron ", explicó Pushan Bag, ahora miembro a largo plazo de Human Frontiers en la Universidad de Oxford.
Las proteínas Flavodiiron son utilizadas por las algas y las cianobacterias para proteger su aparato fotosintético del daño causado por el exceso de luz. Las plantas con flores las han perdido durante su evolución pero las coníferas no, y este estudio sugiere que contribuyen a la fotoprotección también en las coníferas.
Las coníferas parecen haber adoptado una estrategia de "más vale prevenir que curar".
En un estudio anterior que los investigadores publicaron hace tres años en la misma revista, identificaron otro mecanismo: una especie de atajo entre el fotosistema II y el I que utilizan las coníferas para proteger su aparato fotosintético.
"Hay paralelismos interesantes entre estos dos estudios", dice Stefan Jansson, profesor de biología celular y molecular de plantas en la Universidad de Umea, quien dirigió el proyecto. "En ambos casos, las coníferas han conservado un proceso que está presente en las plantas inferiores pero que las plantas con flores han perdido o no utilizan en la misma medida. Las coníferas parecen haber adoptado una estrategia de 'más vale prevenir que curar', que puede ser menos eficiente en condiciones óptimas, pero las hace más competitivas en un clima duro".
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