Unos biólogos de la RUDN han descubierto cómo las algas absorben el fósforo después de la deficiencia forzada de fósforo

Los biólogos de la RUDN (Rusia) han estudiado cómo las algas absorben el fósforo después del periodo de la deficiencia de fósforo, cómo cambian la velocidad de división celular y la producción de "reservas internas" de fósforo - gránulos de polifosfato. Los resultados del estudio pueden ayudar en el desarrollo de métodos biotecnológicos para el tratamiento de aguas residuales a partir de fertilizantes fosfatados. El trabajo fue publicado en la revista Algal Research.

Muchas microalgas que pueden acumular fósforo se pueden usar como fertilizantes: pueden extraer nutrientes del estiércol y de las aguas residuales y reintroducirlos en el ciclo. Por lo tanto, se consideran un agente prometedor para los sistemas de tratamiento de contaminación biológica, donde principalmente se usan las bacterias ahora. Sin embargo, los procesos de asimilación de fósforo por algas hasta ahora han sido poco estudiados.

El Jefe del Laboratorio del Departamento de Agrobiotecnología de la RUDN Aleksey Solovchenko ha estudiado la acumulación de fósforo en las células de tres cepas de algas: Chlorella vulgaris (cepas CCALA 256 e IPPAS C-1), Parachlorella kessleri (cepa CCALA 251).

En la primera etapa del experimento, los biólogos estudiaron cómo la deficiencia de fósforo afecta a las algas. Crecieron una cultura de algas en un ambiente sin fósforo. El principal marcador de deficiencia fue la parada de división celular. Además, utilizando la espectroscopía de RMN, los investigadores observaron la reducción de reservas: compuestos de fósforo y gránulos de polifosfato en las células.

En la segunda etapa, los biólogos agregaron fósforo inorgánico (Pi) a los cultivos con deficiencia y registraron la velocidad de absorción. Las mediciones han demostrado que hay dos etapas de absorción: la rápida (1-2 horas) y la lenta (2-4 horas). En la primera etapa, la división celular aún no se ha comenzado de nuevo, pero el contenido de fósforo ha aumentado al 5% de la biomasa de la célula. El contenido de gránulos de polifosfato comienza a crecer inmediatamente después de haber ingresado fósforo al medio y alcanza un pico después de 6 horas.

Al final de la fase rápida, la división celular se retoma, pero la velocidad de absorción de fósforo se reduce en aproximadamente 10 veces. El contenido de gránulos de polifosfato en esta etapa permanece en el mismo nivel, pero comienza a aumentar cuando la división celular se desacelera y alcanza la fase de meseta, es decir, la tasa de división celular se vuelve aproximadamente constante. Por lo tanto, la formación intensiva de gránulos ocurre después de eliminar la deficiencia, cuando las células crean "reservas", y casi termina cuando se retoma la división celular, ya que el fósforo se gasta en la "construcción".

Los biólogos han analizado la estructura de los gránulos usando espectroscopía de rayos X y RMN. Resultó que parecía a un cable multiconductor: los hilos de polifosfato se combinaron en módulos colocados uno al lado del otro.

Anteriormente se sabía que la proteína VTC era responsable de la "colocación" de gránulos de polifosfato en la levadura. Solovchenko y sus colegas estudiaban la expresión génica de microalgas y han descubierto que se observa una mayor expresión de uno de los genes, parecido a los genes de las proteínas VTC, en el momento de la síntesis intensiva de gránulos de polifosfato en las células de algas. Significa que las proteínas similares a VTC participan en la biosíntesis de gránulos y en microalgas verdes.

Los datos de absorción de fósforo obtenidos por los investigadores ayudarán a crear cepas de algas bioingeniería que se pueden usar para tratar las aguas residuales de la contaminación por fósforo o para la producción de fertilizantes. (Fuente: RUDN)