CONDICIONES DE AMBIENTES SECOS ESTIMULAN ALCANCES EN LA FOTOSÍNTESIS.

3 de Febrero de 2012.

Por: Tom Marshall.

La necesidad de conservar el agua jugó un papel vital en llevar a las plantas a desarrollar una forma especializada de fotosíntesis, los científicos lo han demostrado.

La mayoría de las plantas siguen utilizando "la fotosíntesis C3" para producir energía de la luz solar y el dióxido de carbono (CO2). En el proceso se pierde una gran cantidad de agua a través de los poros en sus hojas, y en condiciones secas, esto puede matarlas.
La llamada "fotosíntesis C4", a menudo utilizada por los miembros de la familia de las gramíneas, añade elementos adicionales a el diseño básico. La reacción química que potencializa la fotosíntesis C3 sucede en compartimentos profundamente cerrados dentro de las hojas de una planta en lugar de de estar cerca de la superficie. Esto le permite alimentar a la planta de la reacción con el CO2 concentrado, lo que es más eficiente y significa que pierden menos agua.

Una sección transversal de la hoja de una planta que utiliza fotosíntesis C4.

Hasta hace poco los científicos hicieron hincapié en la necesidad de utilizar el CO2 de manera más eficiente para explicar el desarrollo de la fotosíntesis C4, pero esta investigación sugiere limitar la pérdida de agua también como un aspecto fundamental.
"Un problema básico de las plantas terrestres es que para permitir la fotosíntesis para producir alimento a partir del dióxido de carbono, los agujeros tienen que estar abiertos en la piel resistente al agua", explica el Dr. Colin Osborne, de la Universidad de Sheffield, autor principal del artículo. Eso no era un gran problema en el bosque húmedo del sotobosque tropical, pero a medida que los niveles de CO2 se redujeron y la cubierta forestal tiene más irregularidades debido al cambio ambiental global, muchas especies tuvieron que adaptarse a la vida en lugares secos y abiertos que en última instancia se convierten en pastizales y desiertos. 

La visión clásica ha sido que la fotosíntesis C4 se desarrolló a partir de la tipo C3 en muchos grupos de plantas separadas en gran medida debido a los cambios ambientales a partir de hace alrededor de 30 millones de años cuando las plantas expuestas a niveles mucho más bajos de CO2, y a que la fotosíntesis tuvo que ser más eficientes para hacerle frente.
La nueva investigación, publicada en Philosophical Transactions de la Royal Society B, se basa en los modelos de cómo las plantas extraen agua del suelo lo que sugiere que, si bien estos factores son importantes, la sequía puede haber sido tan vital para estimular el desarrollo de la fotosíntesis C4. "La visión clásica ha hecho hincapié en el carbono, pero estamos diciendo que el problema de la pérdida de agua de las hojas podría haber tenido mucho que ver con eso", dice Osborne.

"Es una paradoja - sabemos que las plantas tipo C4 usan el agua más eficientemente, pero si nos fijamos en los pastos a nivel mundial, no estan por lo general en las zonas más secas", añade. "Pero al observar el árbol evolutivo de la vida, podemos ver que la fotosíntesis C4 tienden a evolucionar cuando los pastos estaban migrando hacia entornos más abiertos, ya que sus hábitats forestales existentes se redujeron y se abrieron". 

Bacterias Esclavizadas.
Una planta necesita columnas continuas de agua a lo largo de las vías que conducen desde sus raíces hasta sus hojas, como el agua se evapora de las hojas, las fuerzas hidráulicas atraen más en la parte superior de la tierra al igual que el agua se extrae de un tubo de sifón. Si estas cadenas de agua se rompen, la planta ya no puede subir el agua de sus raíces, y tiene que gastar energía para la reparación de las conexiones hidráulicas para evitar la deshidratación. Si esto sucede con demasiada frecuencia, la planta muere. 

La fotosíntesis C3 se ha desarrollado sólo una vez. Los primeros organismos unicelulares llamados cianobacterias desarrollaron el truco de convertir la luz solar en energía, y finalmente fue capturada o de alguna forma domesticada por los organismos más complejos y puesta a funcionar dentro de sus células, como las estructuras microscópicas llamadas cloroplastos, que llevan el peso de la fotosíntesis. Como Osborne dice, "hojas de las plantas están llenas de Bacterias esclavizadas". Por el contrario, los científicos ahora piensan que la más especializada la variante C4 , que es una especie de complemento a la técnica clásica, ha surgido de forma independiente más de 60 veces. 

La fotosíntesis C4 no es la única solución a las condiciones secas, y no es la más eficaz en los extremos , verdaderos ambientes áridos como los desiertos por lo general, no está dominados por las gramíneas y otras plantas C4, sino por las suculentas como los cactus. Estos utilizan una técnica diferente, lo que implica un montón de absorción de CO2 durante la noche y almacenarlo para su uso durante el día. Esto significa que la planta no tiene que abrir sus poros en el calor de la luz del día, minimizando la evaporación.
Osborne está llevando a cabo experimentos con S. Lawren co-autor de la UCLA, con el objetivo de probar estas conclusiones mediante la comparación de cómo las plantas C4 y especies C3 estrechamente relacionadas con sequías manejables.

Fuente:  PlanetEarth Online