Rastreo del ciclo global del carbono marino desde el nivel molecular
El océano alberga una gran reserva de carbono orgánico disuelto, gran parte del cual está compuesto por glucanos, moléculas a base de azúcar creadas por organismos fotosintéticos. Estos glucanos son moléculas muy diversas y las pruebas emergentes sugieren que ciertos tipos de glucanos pueden capturar carbono durante cientos de años. «Para comprender mejor los flujos de glucanos de carbono marinos a nivel molecular, necesitamos herramientas químicas de precisión —explica Conor Crawford, investigador posdoctoral del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces—. Estas herramientas nos permitirán abordar científicamente las cuestiones de la investigación del ciclo del carbono marino con el mismo rigor técnico que se exige en la investigación médica». En el proyecto MARINEGLYCAN, emprendido con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, Crawford y sus colegas trataron de salvar esta brecha tecnológica desarrollando un conjunto de herramientas bioquímicas para estudiar cómo fluyen los glucanos marinos en los ecosistemas. Este trabajo transdisciplinar integró la química, la microbiología, la bioquímica y la ecología. Los principales objetivos del proyecto eran crear inhibidores de moléculas pequeñas para regular el ciclo microbiano del carbono, desarrollar herramientas para detectar y cuantificar la degradación de glucanos en comunidades complejas y avanzar en la síntesis automatizada de glucanos.
Las microalgas marinas en el punto de mira
Las microalgas marinas desempeñan un papel crucial en la captura y el almacenamiento de CO2 en forma de glucanos. Una mejor comprensión de este proceso podría abrir nuevas vías para la captura de carbono, lo que repercutiría considerablemente en los niveles de CO2 en la atmósfera. «Para ponerlo en perspectiva, un aumento del 1 % en la reserva de hidratos de carbono o glucanos tendría un efecto mayor en los niveles atmosféricos de CO2 que el cese inmediato de toda la quema de combustibles fósiles por parte de los seres humanos», afirma Crawford. Durante el proyecto, los investigadores crearon métodos automatizados para sintetizar distintos tipos de glucanos marinos y herramientas, como las sondas de transferencia de energía de resonancia de Förster. Estos sensores moleculares pueden utilizarse para detectar, cuantificar y aislar microbios con actividades extrañas de degradación del carbono en función de la actividad, algo que no es posible con la tecnología actual. El equipo utilizó estas innovaciones con colaboradores para estudiar, definir y ampliar nuestra comprensión de cómo interactúan los microbios y las microalgas. «Cada herramienta nos permitió estudiar cómo interactúan a nivel molecular los glucanos de las algas y las proteínas microbianas —señala Crawford—. Esta comprensión biomolecular es crucial para entender cómo y qué tipos de glucanos se digieren rápidamente y se liberan a la atmósfera en forma de CO2, e identificar aquellos capaces de almacenar carbono durante cientos o incluso miles de años». La mejora de nuestra comprensión de los glucanos de las algas, los mecanismos de degradación microbiana y el ciclo general del carbono sienta las bases de la innovación, que es fundamental para hacer frente a la emergencia climática y de biodiversidad, afirma Crawford. Las herramientas desarrolladas en el proyecto también podrían utilizarse para descubrir los epítopos bioactivos de los glucanos marinos sulfatados, conocidos por sus propiedades antivíricas, anticancerígenas y neuroprotectoras. «El equipo sigue empeñado en profundizar en los entresijos moleculares de las algas, aunque la trayectoria futura de esta investigación depende en gran medida de la obtención de financiación», concluye.
Palabras clave
MARINEGLYCAN, ciclo del carbono, océano, glucano, síntesis, química, herramientas