Avanzando en el esclarecimiento de los misterios genéticos de la fotosíntesis

Aunque los científicos han podido secuenciar los genomas de muchos organismos, aún carecen de un contexto que les permita asociar las proteínas codificadas en los genes con procesos biológicos específicos.

Para comprender mejor la genética subyacente en la fisiología y la ecología vegetales, sobre todo en lo que respecta a la fotosíntesis, un equipo de investigadores ha trabajado en la identificación de una serie de proteínas que están codificadas en los genomas de plantas y algas verdes, pero que no lo están en los genomas de organismos que no generan energía a través de la fotosíntesis.

Utilizando herramientas informáticas avanzadas para analizar los genomas de 28 diferentes plantas y organismos fotosintéticos, Arthur Grossman del Instituto Carnegie en Washington y colegas de la Universidad de California en Los Ángeles y del Instituto Conjunto del Genoma, también en Estados Unidos, han logrado identificar 597 proteínas codificadas en genomas de plantas y algas verdes, pero que no están presentes en organismos no fotosintéticos.

Curiosamente, de las 597 proteínas de este grupo, 286 tienen funciones conocidas, mientras que de las 311 restantes no se sabe con qué procesos biológicos están relacionadas y su función es, por tanto, desconocida en líneas generales.


La mayoría (52 por ciento) de las proteínas codificadas en los genomas de plantas y algas verdes pero que no están presentes en organismos no fotosintéticos, se han localizado en un orgánulo celular llamado cloroplasto, el compartimiento donde se lleva a cabo la fotosíntesis.

Está ampliamente aceptado que los cloroplastos se originaron a partir de bacterias fotosintéticas unicelulares llamadas cianobacterias, que fueron absorbidas por una célula más compleja, no fotosintética, hace más de 1.500 millones de años. Aunque la relación entre los dos organismos era originalmente simbiótica, con el transcurso del tiempo evolutivo la cianobacteria transfirió la mayor parte de su información genética al núcleo del organismo anfitrión, perdiendo su capacidad para vivir independientemente de su socio.

Esta cianobacteria genéticamente reducida, que ahora es un cloroplasto, ha mantenido su capacidad de realizar la fotosíntesis y otras funciones metabólicas esenciales, como la síntesis de aminoácidos y grasas.

Los procesos que tienen lugar en el cloroplasto deben también integrarse estrechamente con procesos metabólicos que se producen en otras partes de la célula, fuera del cloroplasto.