La prote¨ªna m¨¢s poderosa del mundo

En el 1771, Jospeh Priestley, un destacado cient¨ªfico ingl¨¦s, llev¨® a cabo un simple experimento con una campana, una vela, un rat¨®n y un manojo de menta que puso de manifiesto el status quo entre plantas y animales. Priestley y sus contempor¨¢neos cre¨ªan que una sustancia nociva, que llamaban flogisto, era liberada cuando una llama ard¨ªa. Para estudiarla, el cient¨ªfico encerr¨® a un rat¨®n junto con una vela dentro una campana. Poco despu¨¦s de que la llama se apagase, el peque?o roedor muri¨® asfixiado. Sin embargo, cuando repiti¨® el experimento a?adiendo la menta, el rat¨®n sobrevivi¨®. Priestley concluy¨® que el primer rat¨®n muri¨® intoxicado por el flogisto y que las plantas alteraban el aire elimin¨¢ndolo.

M¨¢s de cien a?os, y varios cient¨ªficos, hicieron falta para desentra?ar los misterios de la fotos¨ªntesis

Los cient¨ªficos franceses Antoine Lavoisier y su esposa Marie-Anne Pierrette Paulze, fundadores de la qu¨ªmica moderna, refutaron la teor¨ªa del flogisto con sus descubrimientos sobre la combusti¨®n y la respiraci¨®n. El rat¨®n no muri¨® contaminado, simplemente se qued¨® sin una sustancia esencial a la cual llamaron ox¨ªgeno. A pesar del acierto, a¨²n quedaba por descifrar otro proceso que explicar¨ªa la segunda parte del experimento. M¨¢s de cien a?os, y varios cient¨ªficos, hicieron falta para desentra?ar los misterios de la fotos¨ªntesis. En esta reacci¨®n, bajo la energ¨ªa lum¨ªnica, una mol¨¦cula de agua se rompe liberando ox¨ªgeno y otros compuestos. En presencia de la menta, el rat¨®n pudo respirar el ox¨ªgeno residual de la fotos¨ªntesis, y sobrevivir (al menos, durante un tiempo).

Gracias a la fotos¨ªntesis, podemos respirar. Adem¨¢s, nos permite comer. En su fase oscura, el ¨¢tomo de carbono del di¨®xido de carbono se incorpora a un gl¨²cido. Es el paso de la materia inorg¨¢nica a la materia org¨¢nica. Por eso, los que estamos pelda?os arriba en la cadena tr¨®fica dependemos de plantas, algas y algunas bacterias. Curiosamente, la producci¨®n primaria est¨¢ ligada b¨¢sicamente a una prote¨ªna ¨²nica; la RuBisCO. En otras palabras, la energ¨ªa del Sol se materializa y llega a los seres vivos, directa o indirectamente, a trav¨¦s de esta enzima. Es imprescindible, pero desgraciadamente es poco eficiente. Para empezar, es muy vaga. Mientras la mayor¨ªa de enzimas procesan unas mil mol¨¦culas por segundo, la RuBisCO procesa unas tres. Las plantas superan esta deficiencia, sintetiz¨¢ndola a raudales. Como consecuencia, es la prote¨ªna-enzima m¨¢s abundante de la Tierra. A veces, la cantidad compensa la calidad.

Dependiendo de la concentraci¨®n, la enzima captura una mol¨¦cula u otra, y entonces se desencadena la fotos¨ªntesis o la fotorespiraci¨®n

La RuBisCO no solo es lenta, es el Dr. Jekyll y Mr. Hyde de la naturaleza. Se comporta de dos formas distintas catalizando procesos opuestos. En 1920, el premio Nobel de Fisiolog¨ªa, Otto Warburg descubri¨® que el ox¨ªgeno puede inhibir la fotos¨ªntesis de las plantas. El ¡°efecto Warburg¡± fue demostrado por Bill Ogren y George Bowes al probar que el di¨®xido de carbono y el ox¨ªgeno compiten entre s¨ª por la RuBisCO. Dependiendo de la concentraci¨®n, la enzima captura una mol¨¦cula u otra, y entonces se desencadena la fotos¨ªntesis o la fotorespiraci¨®n. En esta ¨²ltima, se consume ox¨ªgeno, se desprende di¨®xido de carbono y se disipa energ¨ªa. Justo lo contrario a la fotos¨ªntesis. La fotorrespiraci¨®n reduce notablemente su eficiencia. A nivel de producci¨®n, es aparentemente in¨²til y contraproducente.

Los cient¨ªficos estudian c¨®mo mejorar el comportamiento de la RuBisCO. Favorecer la captura del di¨®xido de carbono podr¨ªa aumentar el rendimiento de los cultivos y erradicar el hambre en el mundo. Hasta la fecha es m¨¢s f¨¢cil decirlo que hacerlo. En algunas plantas modificadas gen¨¦ticamente, la fijaci¨®n del carbono es m¨¢s elevada que en las silvestres, pero su crecimiento es m¨¢s lento. Seg¨²n estudios recientes, la fotorrespiraci¨®n podr¨ªa jugar roles beneficiosos regulando la fotos¨ªntesis y protegiendo la planta en condiciones adversas. Por lo visto, las apariencias enga?an o no hay mal que por bien no venga. De momento, decantar la balanza de la RuBisCO no da m¨¢s ni mejores frutos.

Oscar Cus¨® (@oscarcuso) es bi¨®logo, director y guionista de documentales de naturaleza, ciencia e historia. Ha trabajado en diferentes series y largometrajes para cadenas como la BBC, National Geographic o TVE.

Historias Naturales es una secci¨®n dedicada a las curiosidades cient¨ªficas de los seres vivos. Una serie de reportajes donde se narran las historias que rodean a la flora y la fauna, desde sus leyendas y lun¨¢ticas concepciones hasta los descubrimientos m¨¢s recientes. Un viaje del mito a la ciencia para descubrir las maravillas del mundo salvaje. El t¨ªtulo de la secci¨®n juega con el plural para convertir la Historia Natural - concepci¨®n cl¨¢sica de Biolog¨ªa - en cuentos, en relatos, en narraciones¡­ en Historias Naturales.