La scoperta, fatta dagli scienziati dell’Australian National University (ANU) e dell’Università di Newcastle (UoN), potrebbe aiutare a progettare colture resilienti al clima in grado di assorbire l’anidride carbonica dall’atmosfera in modo più efficiente, contribuendo a produrre più cibo nel processo.

La ricerca, pubblicata su Science Advances , dimostra una funzione precedentemente sconosciuta di un enzima chiamato anidrasi carbonica carbossisomiale (CsoSCA), che si trova nei cianobatteri, chiamati anche alghe blu-verdi, per massimizzare la capacità dei microrganismi di estrarre anidride carbonica dall'atmosfera.

I cianobatteri sono comunemente noti per le loro fioriture tossiche nei laghi e nei fiumi. Ma questi piccoli insetti blu-verdi sono molto diffusi e vivono anche negli oceani del mondo.

Sebbene possano rappresentare un pericolo ambientale, i ricercatori li descrivono come “piccoli supereroi del carbonio”. Attraverso il processo di fotosintesi, svolgono un ruolo importante nel catturare ogni anno circa il 12% dell'anidride carbonica mondiale.

Primo autore e Ph.D. il ricercatore Sacha Pulsford, dell'ANU, descrive quanto questi microrganismi siano straordinariamente efficienti nel catturare il carbonio.

"A differenza delle piante, i cianobatteri hanno un sistema chiamato meccanismo di concentrazione dell'anidride carbonica (CCM), che consente loro di fissare il carbonio dall'atmosfera e trasformarlo in zuccheri a un ritmo significativamente più veloce rispetto alle piante e alle specie coltivate standard", ha detto la Pulsford.

Nel cuore del CCM ci sono grandi compartimenti proteici chiamati carbossisomi. Queste strutture sono responsabili del sequestro dell’anidride carbonica, dell’alloggiamento della CsoSCA e di un altro enzima chiamato Rubisco. Gli enzimi CsoSCA e Rubisco lavorano all'unisono, dimostrando la natura altamente efficiente del CCM. Il CsoSCA lavora per creare un'elevata concentrazione locale di anidride carbonica all'interno del carbossisoma che Rubisco può poi divorare e trasformare in zuccheri da mangiare per la cellula.

L'autore principale, il dottor Ben Long dell'UoN, ha dichiarato:"Fino ad ora, gli scienziati non erano sicuri di come fosse controllato l'enzima CsoSCA. Il nostro studio si è concentrato sullo svelare questo mistero, in particolare in un importante gruppo di cianobatteri trovati in tutto il mondo. Ciò che abbiamo scoperto è stato completamente inaspettato". .

"L'enzima CsoSCA balla al ritmo di un'altra molecola chiamata RuBP, che lo attiva come un interruttore. Pensa alla fotosintesi come a fare un panino. L'anidride carbonica dell'aria è il ripieno, ma una cellula fotosintetica deve fornire il pane. Questo è RuBP . Proprio come serve il pane per fare un panino, la velocità di trasformazione dell'anidride carbonica in zucchero dipende dalla velocità con cui viene fornito il RuBP.

"La velocità con cui l'enzima CsoSCA fornisce anidride carbonica a Rubisco dipende dalla quantità di RuBP presente. Quando ce n'è abbastanza, l'enzima viene attivato. Ma se la cellula esaurisce il RuBP, l'enzima viene spento, rendendo il sistema altamente sintonizzato." ed efficiente. Sorprendentemente, l'enzima CsoSCA è stato sempre incorporato nel progetto della natura, in attesa di essere scoperto."

Gli scienziati affermano che progettare colture più efficienti nel catturare e utilizzare l’anidride carbonica fornirebbe un enorme impulso al settore agricolo migliorando notevolmente la resa dei raccolti e riducendo al contempo la domanda di fertilizzanti azotati e sistemi di irrigazione. Garantirebbe inoltre che i sistemi alimentari mondiali siano più resilienti ai cambiamenti climatici.

La Pulsford ha affermato:"Capire come funziona il CCM non solo arricchisce la nostra conoscenza dei processi naturali fondamentali per la biogeochimica della Terra, ma può anche guidarci nella creazione di soluzioni sostenibili per alcune delle più grandi sfide ambientali che il mondo si trova ad affrontare."