Químicos del MIT aumentan en un 25 % la eficiencia la enzima clave de la fotosíntesis

Químicos del MIT mejoraron la eficiencia de una versión bacteriana de rubisco, una enzima clave en la fotosíntesis que convierte CO₂ en compuestos orgánicos.

• Enzima clave en la fotosíntesis optimizado genéticamente.
• Hasta 25 % más eficiencia catalítica.
• Posible impacto en cultivos y captura de carbono.
• Tecnología basada en evolución dirigida en células vivas.
• Mejor desempeño en presencia de oxígeno.

MIT mejora la eficiencia de una enzima crucial en la fotosíntesis

Durante la fotosíntesis, la enzima rubisco actúa como el gran portero del carbono: captura dióxido de carbono del aire y lo introduce en compuestos orgánicos que luego se transforman en azúcares. Sin embargo, este portero es lento y distraído. Rubisco cataliza apenas entre una y diez reacciones por segundo, y tiene el mal hábito de confundir oxígeno con dióxido de carbono, lo que provoca una reacción inútil que desperdicia energía solar.

Un equipo del MIT ha dado un paso prometedor para resolver este problema. Utilizando un enfoque de evolución dirigida en células vivas, lograron identificar mutaciones que mejoran hasta en un 25 % la eficiencia catalítica de una versión bacteriana del rubisco. No es solo una mejora de laboratorio: es una prueba sólida de que el rubisco puede rediseñarse para funcionar mejor en entornos ricos en oxígeno, como el que enfrentan las plantas en campo abierto.

Una estrategia más ágil y efectiva

Los investigadores evitaron métodos tradicionales, como la PCR con errores aleatorios, que suelen ser lentos y limitados en alcance. En su lugar, aplicaron MutaT7, una tecnología desarrollada en el propio MIT que permite mutar y seleccionar variantes directamente en células vivas. Esto acelera los ciclos evolutivos y multiplica la diversidad genética explorada.

El resultado fue claro: tras seis rondas de evolución en bacterias E. coli, el rubisco mejorado mostró una preferencia más marcada por el CO₂ frente al oxígeno. Las mutaciones clave se ubicaban cerca del sitio activo de la enzima, el punto exacto donde ocurre la reacción química. Al reducir su “afinidad por el oxígeno”, la enzima deja de sabotearse y rinde más.

Aplicaciones en cultivos y más allá

La idea de aplicar estas mejoras a versiones vegetales de rubisco abre un abanico de posibilidades. La mayoría de las plantas pierde hasta un 30 % de la energía solar absorbida por culpa de la fotorespiración, el proceso derivado de la actividad errónea de rubisco con oxígeno. Si esta enzima pudiera redirigirse de forma más eficiente al CO₂, los cultivos tendrían mayor productividad con menos recursos.

Esto no es solo especulación: ya existen proyectos internacionales enfocados en ingeniería metabólica de plantas para optimizar la fotosíntesis. Uno de ellos es Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE), financiado por fundaciones como la Gates Foundation y orientado a mejorar el rendimiento agrícola en regiones vulnerables al cambio climático.

Además, esta investigación también se cruza con los esfuerzos globales por aumentar la captura de carbono atmosférico. Al mejorar la eficiencia con la que los organismos fotosintéticos fijan el CO₂, se podría reforzar la capacidad de bosques y cultivos para mitigar las emisiones antropogénicas.

Vía Massachusetts Institute of Technology