Evolución filogenética y adaptación ambiental de la Rubisco

Abstract

La Rubisco cataliza la conversión de carbono inorgánico a orgánico, sosteniendo la mayoría de las cadenas alimenticias y la vida en la Tierra. Presenta importantes ineficiencias catalíticas, como son una catálisis lenta, baja afinidad por el CO2 y competencia entre el CO2 y el O2 por su sitio activo. Se han observado grandes diferencias en las propiedades catalíticas entre organismos de diferentes grupos taxonómicos, ligadas a cambios evolutivos a nivel molecular. Debido a la importancia de la Rubisco en el ciclo global del carbono y a su papel en la capacidad de respuesta de los organismos fotosintéticos al cambio climático, es necesario un análisis a gran escala del rango preciso de variación de sus características bioquímicas y moleculares. A nivel filogenético, el análisis de su evolución requiere conocer sus propiedades catalíticas en los principales grupos de algas. A nivel ecológico, la exploración de especies adaptadas a ambientes extremos o con CCM ampliará la variación observada hasta ahora en sus rasgos cinéticos, debido a la presión de selección sobre la Rubisco a lo largo de gradientes de CO2 y temperatura. Además, la hipótesis de la evolución de la Rubisco a lo largo de gradientes de disponibilidad de N no se ha probado aún, y debe ser considerada sobre la base de la economía de los recursos. A nivel bioquímico, la relación entre la afinidad por el CO2 y la tasa máxima de carboxilación de la Rubisco puede no ser universal para todos los organismos fotosintéticos, lo que abre la posibilidad de encontrar en la naturaleza variantes más eficientes de las conocidas. A nivel molecular, el análisis de la variación en la cinética y las secuencias proporciona información acerca de la variabilidad observada en la Rubisco, pero debe ser complementado con una exploración de la evolución a nivel atómico. Los datos preliminares sugieren la existencia de evolución molecular a nivel atómico en la Rubisco en forma de selección para la conservación de N.