Cuando piensas en algas, puedes imaginar hilos de un verde intenso flotando en un arroyo o flores de color verde azulado invadiendo lagos.
Sin embargo, la gran mayoría de estas complejas criaturas acuáticas que intercambian la luz solar por energía son de color marrón, como los vastos bosques de algas marinas que se ven en las áreas árticas o a lo largo de la costa de California.
Los orígenes evolutivos de las algas pardas
(Foto: Mihaly Köles/Unsplash)
(Foto: Mihaly Köles/Unsplash)
Las algas pardas son marrones (y por lo tanto menos atractivas) porque han desarrollado una colección única de pigmentos que absorben más luz para la fotosíntesis que las plantas y las algas verdes. Ciencia diaria.
Como resultado, las algas pardas son esenciales para la vida en la Tierra, generando el 20% del oxígeno que respiramos los humanos.
Los científicos aún tienen que desentrañar las vías moleculares que permiten a estas algas pardas convertir la luz solar en energía.
Biólogos de la Universidad Estatal de Colorado, en colaboración con investigadores de Alemania y China, han revelado nuevos e innovadores conocimientos sobre los caminos evolutivos que siguieron estas algas para producir sus inusuales pigmentos marrones conocidos como fucoxantina.
La fucoxantina se utiliza en productos nutracéuticos y farmacéuticos.
La fucoxantina ha ganado popularidad en usos nutracéuticos y medicinales durante la última década.
La estructura molecular de la fucoxantina se descubrió en la década de 1960 después de que se informara por primera vez en la literatura académica hace 150 años.
Lo que se desconocía era cómo las algas producían esta sustancia natural.
Esta ruta de fabricación bioquímica resultó ser complicada; los investigadores demostraron en PNAS que el pigmento marrón fucoxantina se desarrolló a través de la duplicación de genes antiguos que producen pigmentos fotoprotectores.
Algunas de estas copias de genes desarrollaron roles cada vez más sofisticados a lo largo de la ruta, lo que permitió la fabricación de pigmentos adicionales que se volvieron particularmente adecuados para la fotosíntesis.
«Estas algas pueden mezclarse y combinarse, luego reprogramar su maquinaria celular para recolectar luz de una manera que las plantas terrestres no pueden», explicó Peers.
El nuevo descubrimiento proporciona un marco rico para futuras investigaciones que podrían permitir que la extraordinaria eficiencia de captación de luz del pigmento marrón se transfiera a otras criaturas o propósitos.
Por ejemplo, comprender cómo se originaron las algas pardas puede ayudar a los científicos a comprender mejor el pigmento fucoxantina como nutracéutico para una variedad de propósitos para la salud.
En la investigación de biocombustibles, aprender a cambiar la cantidad de este pigmento en una célula puede conducir a una mayor eficiencia fotosintética, permitiendo la producción de mayores cantidades de biocombustibles con la misma cantidad de luz, tierra y mano de obra que los combustibles tradicionales.
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Producción de biocombustibles utilizando algas
Los carbohidratos, las proteínas y los lípidos/aceites naturales son los tres componentes principales de la biomasa de algas.
Como la mayor parte del aceite natural producido por las microalgas es tricilglicerol, que es el tipo correcto de aceite para hacer biodiesel, las microalgas son el único énfasis en el área de las algas para biodiesel.
Las microalgas se pueden utilizar para generar energía de muchas formas además del biodiesel.
Bajo circunstancias particulares de crecimiento, varias especies de algas pueden crear gas hidrógeno, como Energía Agrícola.
La biomasa de algas también puede quemarse como madera o digerirse anaeróbicamente para producir biogás de metano, que puede usarse para generar calor y energía.
La pirólisis también se puede utilizar para producir bioaceite crudo a partir de biomasa de algas.
La mayoría de las microalgas son exclusivamente fotosintéticas, lo que significa que requieren luz y dióxido de carbono como fuentes de energía y carbono.
Este modo de cultivo se conoce comúnmente como fotoautotrófico.
Algunas especies de algas, por otro lado, pueden prosperar en la oscuridad total y utilizar carbonos orgánicos como la glucosa o el acetato como fuentes de energía y carbono.
Este tipo de cultivo se conoce como heterótrofo.
El cultivo de algas heterótrofas es difícil de justificar para la producción de biodiesel debido a los altos costos operativos y de capital.
La producción de biocombustibles de algas a menudo se basa en el crecimiento fotoautotrófico, que utiliza la luz solar como fuente de luz gratuita para reducir los gastos.
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