La fotorrespiración, todavía un enigma

Las plantas en ambientes cálidos cierran sus estomas para evitar pérdidas de agua. Esto es algo normal y lógico, permitiendo que puedan sobrevivir en ambientes muy áridos. Sin embargo, el cierre de los estomas es contraproducente, ya que produce una disminución del CO2 en la cavidad subestomática. Esto desacelera el metabolismo de la planta, ya que, como bien sabemos, el CO2 es primordial para la síntesis de materia orgánica en el ciclo de Calvin-Benson-Bassham. Pero la cosa no acaba ahí, siendo mucho más graves las consecuencias de este proceso. ¿Por qué?

La enzima encargada de fijar el CO2 es la rubulosa difosfato carboxilasa, es decir, la RubisCO. Tiene gran afinidad por el CO2, como es lógico pensar. Sin embargo, y aunque parezca paradójico, también tiene gran tendencia a fijar el O2. Este proceso tiene lugar cuando la concentración de CO2 en la hoja es muy baja, es decir, cuando la planta se ve obligada a cerrar sus estomas como consecuencia de la aridez diurna. Esta fijación de O2 en lugar de CO2 es lo que se conoce bajo el nombre de fotorrespiración. Analicemos el proceso.

La fijación de O2 genera metabolitos intermedios oxidados que han de ser tratados en los peroxisomas. De ahí pasan a las mitocondrias donde son desechados mediante la producción de CO2 y el consumo de energía en forma de ATP.

Esto supone un verdadero problema para la planta, ya que aparte de ver su crecimiento ralentizado, se ve obligada a gastar sus reservas de almidón para metabolizar los productos de la fotorrespiración.

La fotorrespiración ha supuesto uno de los quebraderos de cabeza de los agricultores, quienes tienen que resignarse impotentemente ante la llegada de periodos de aridez inesperada que reducen con creces la producción agrícola.

Este proceso tiene lugar en las llamadas plantas C3. Sin embargo, las plantas de climas áridos han inventado estrategias para evitar la fotorrespiración. Existen dos formas de protegerse de este proceso. Por un lado se encuentran las plantas C4, las cuales fijan el CO2 con una enzima que no tiene afinidad alguna por el oxígeno: la PEP carboxilasa (fosfoenolpiruvato carboxilasa). Por otro lado, las plantas CAM, las cuales abren sus estomas por la noche, fijando el CO2 en ácidos orgánicos.

¿Por qué la RubisCo tiene afinidad por el O2? No se sabe aún, aunque a fotosíntesis del día siguiente. Para ello almacenan el CO2 en ácidos se cree que es un rasgo vestigial de la enzima, procedente de una época en la que la cantidad de O2 en la atmósfera era mucho menor. De hecho, la evolución ha tendido ha eliminarlo mediante nuevas formas de metabolismo (plantas C4 y CAM), adaptadas a la aridez. Sin embargo, siguen sin conocerse con precisión los orígenes de este defecto evolutivo.