Un equipo de investigación japonés ha descubierto un nuevo proceso de reproducción sexual en las microalgas que ayuda a comprender mejor la evolución de las algas y las plantas.
Su descubrimiento podría dar lugar a nuevas aplicaciones industriales para las microalgas, que van desde el tratamiento de aguas residuales hasta la producción de ingredientes alimentarios y pigmentos, según anuncian en la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.
El equipo realizó sus estudios sobre la Galdieria, una especie unicelular de microalgas rojas que se encuentra en las fuentes termales de ácido sulfúrico de todo el mundo y que se espera que sea una importante fuente de nutrición para los seres humanos. Las microalgas poseen una gran capacidad de fijación de dióxido de carbono. Esta fijación es el proceso por el que el dióxido de carbono se transforma en compuestos orgánicos. La capacidad de fijación de las microalgas es mayor que la de las plantas y las microalgas contienen mayores concentraciones de proteínas, vitaminas y pigmentos. En los últimos años, los investigadores y las empresas han trabajado para desarrollar la Galdieria, de rápido crecimiento, como fuente industrial de vitaminas y pigmentos.
La Galdieria es bastante versátil, capaz de fabricar su propia energía mediante la fotosíntesis, utilizando la luz y el dióxido de carbono. Utiliza una mezcla de diferentes fuentes de energía y carbono y obtiene sus nutrientes consumiendo azúcares extracelulares o alcoholes de azúcar. También es capaz de tolerar niveles más altos de sal y metales pesados que muchas otras microalgas. Sin embargo, el tamaño del genoma de Galdieria es muy pequeño.
Debido a su versatilidad, los científicos la consideran un sistema emergente para aplicaciones biotecnológicas. Sin embargo, dado que la Galdieria está rodeada por una pared celular gruesa y rígida, requiere un procesamiento físico que requiere mucha energía para extraer su contenido celular. La pared celular también dificulta su modificación genética.
Durante su investigación, el equipo descubrió que la forma conocida de Galdieria con pared celular es un diploide, un tipo de células que contienen dos juegos completos de cromosomas. Sin embargo, cuando estos diploides se exponen a un entorno específico, se produce un haploide sin pared celular que sólo contiene un juego de cromosomas. Para avanzar en su investigación, el equipo consiguió propagar de forma estable el haploide sin pared celular y convertirlo de nuevo en diploide. «Así, descubrimos un proceso de reproducción sexual en las microalgas que surgió a principios de la evolución de las algas y las plantas», explica Shunsuke Hirooka, profesor asistente del proyecto en el Instituto Nacional de Genética de Japón.
«Hemos desarrollado con éxito una técnica de modificación genética de Galderia utilizando el haploide sin células. El procedimiento permite generar líneas de «autoclonación» que no contienen ninguna secuencia de ADN heterólogo para su uso industrial. Por ejemplo, hemos conseguido generar algas de color azul (el azul es el color de la ficocianina, que se utiliza como colorante azul natural en ciertos productos alimenticios), que no existe de forma natural», añade Shin-ya Miyagishima, profesor del Instituto Nacional de Genética de Japón, citado por Phys.org.
Los hallazgos del equipo son significativos porque, aunque la reproducción sexual también se encuentra en algunas algas unicelulares, los ancestros de las plantas, nunca se ha encontrado la reproducción sexual en muchas algas unicelulares que surgieron a principios de la evolución. «Se ha supuesto que estas algas unicelulares proliferan sólo por división celular, o reproducción asexual, y el origen y el proceso evolutivo de la reproducción sexual en las algas y las plantas no han estado claros», apunta Hirooka.
De cara al futuro, los investigadores creen que sus descubrimientos ayudarán a aclarar el proceso evolutivo y el origen de la reproducción sexual en algas y plantas. Los descubrimientos del equipo tienen el potencial de desvelar interesantes usos futuros para la microalga Galdieria. «El haploide descubierto en este estudio tiene el mismo potencial de crecimiento que el diploide, y su contenido puede extraerse fácilmente y modificarse genéticamente, lo que facilita el uso industrial de la Galdieria y se espera que cree formas avanzadas de utilización de las microalgas, como piensos que contengan vacunas utilizando algas que expresen proteínas virales como antígenos», concluye Miyagishima.
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