Scoperta casuale: la fotosintesi ossigenica è possibile con un solo fotosistema
Un gruppo di ricerca della LMU guidato dal biologo molecolare Dario Leister sta ribaltando una convinzione consolidata da tempo nei libri di testo
Annunci
Un gruppo di ricercatori della LMU ha dimostrato per la prima volta che la fotosintesi ossigenica è possibile utilizzando un solo fotosistema. I loro risultati mettono in discussione uno dei concetti più fondamentali della biologia e sono stati ora pubblicati su *Nature Communications*.
Pochi principi biologici sono rimasti così saldamente radicati come l’idea che la fotosintesi ossigenica richieda due fotosistemi. Per oltre mezzo secolo, questo concetto è stato considerato una pietra miliare della biologia ed è apparso praticamente immutato nei libri di testo di tutto il mondo. Le nuove scoperte della LMU dimostrano che questo principio di lunga data non è universalmente valido.
Un dogma centrale della biologia messo in discussione
«Quando un paradigma da manuale crolla, non cambia semplicemente un dettaglio delle nostre conoscenze, ma rimodella radicalmente la nostra comprensione di un processo biologico», afferma il professor Dario Leister, titolare della cattedra di Biologia Molecolare Vegetale presso la LMU e ricercatore capo dello studio. «I nostri risultati rivelano che la natura è molto più flessibile di quanto credessimo in precedenza».
La fotosintesi rifornisce l’atmosfera terrestre di ossigeno e costituisce la base di quasi tutte le catene alimentari. Piante, alghe e cianobatteri convertono la luce solare in energia chimica attraverso questo processo. Secondo il modello prevalente, ciò richiede l’azione coordinata di due grandi complessi proteici: il fotosistema II e il fotosistema I. Questo concetto è stato considerato un principio fondamentale della biologia per oltre mezzo secolo.
Una scoperta del tutto casuale
Inizialmente, il gruppo di ricerca di Dario Leister non era alla ricerca di una forma alternativa di fotosintesi. Il loro obiettivo era introdurre una versione vegetale del fotosistema I nel cianobatterio Synechocystis. Tuttavia, utilizzando una combinazione di ingegneria genetica ed evoluzione adattativa in laboratorio, hanno prodotto organismi in cui il fotosistema I era completamente scomparso.
«Il nostro obiettivo era ottenere qualcosa di completamente diverso», afferma Leister. «Non ci aspettavamo certo di ottenere organismi in grado di crescere, fissare l’anidride carbonica e produrre ossigeno senza il fotosistema I».
Nonostante l’assenza del fotosistema I, questi nuovi ceppi di cianobatteri evoluti svolgono una fotosintesi ossigenica completa. La loro esistenza ribalta la convinzione di lunga data secondo cui il fotosistema I sia indispensabile per la sintesi dell’agente riducente NADPH.
Una via alternativa per la conversione energetica
Il team ha inoltre identificato il meccanismo che consente a questi batteri di compensare la mancanza del fotosistema. Nel corso dell’evoluzione adattativa, la catena di trasporto degli elettroni fotosintetica ha subito una profonda riorganizzazione. Un gradiente di protoni particolarmente ripido consente al complesso NDH-1 di operare in senso inverso, generando così NADPH – una funzione che in precedenza era stata considerata esclusiva del fotosistema I.
Implicazioni che vanno ben oltre la ricerca sulla fotosintesi
Secondo Leister, la scoperta trasforma radicalmente la nostra comprensione di come possa essersi evoluta la fotosintesi ossigenica e dimostra che anche uno dei processi più studiati in biologia può ancora riservare profonde sorprese. Oltre ad aprire nuove prospettive sulle origini evolutive della fotosintesi ossigenica, i risultati sollevano questioni fondamentali riguardo alla comparsa e all’adattabilità dei sistemi fotosintetici. A lungo termine, tali risultati potrebbero anche ispirare nuove strategie per la progettazione di organismi fotosintetici più efficienti e lo sviluppo di applicazioni biotecnologiche innovative.
«Il nostro lavoro ci ricorda che anche concetti consolidati nei libri di testo possono essere ribaltati da nuove prove sperimentali», osserva Leister. «È proprio questo che rende la ricerca fondamentale così entusiasmante».
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
