Cientistas descobriram um processo de reprodução sexual em microalgas que os ajuda a entender melhor a evolução das algas e das plantas. Sua descoberta pode levar a novas aplicações industriais para microalgas, desde o tratamento de águas residuais até a produção de ingredientes alimentícios e pigmentos.
A equipe de pesquisa japonesa publicou suas descobertas nos Proceedings of the National Academy of Sciences na semana de 3 de outubro de 2022.

A equipe conduziu seus estudos sobre a Galdieria, uma espécie unicelular de microalgas vermelhas encontradas em fontes termais de ácido sulfúrico em todo o mundo e que se espera que seja uma importante fonte de nutrição para os seres humanos. As microalgas possuem uma alta capacidade de fixação de dióxido de carbono. Esta fixação é o processo pelo qual o dióxido de carbono é transformado em compostos orgânicos. A capacidade de fixação das microalgas é maior do que as plantas e as microalgas contêm maiores concentrações de proteínas, vitaminas e pigmentos. Nos últimos anos, pesquisadores e empresas têm trabalhado para desenvolver a Galdieria, de rápido crescimento, como fonte industrial de vitaminas e pigmentos.

A Galdieria é bastante versátil, capaz de produzir sua própria energia através da fotossíntese, usando luz e dióxido de carbono. Ele usa uma mistura de diferentes fontes de energia e carbono e obtém seus nutrientes consumindo açúcares extracelulares ou álcoois de açúcar. A Galdieria também é capaz de tolerar níveis mais altos de sal e metais pesados ​​do que muitas outras microalgas. No entanto, o tamanho do genoma da Galdieria é muito pequeno.

Devido à versatilidade do Galdieria, os cientistas o consideram um sistema emergente para aplicações de biotecnologia. No entanto, como a Galdieria é cercada por uma parede celular espessa e rígida, ela requer processamento físico intensivo em energia para extrair seu conteúdo celular. A parede celular também dificulta a modificação genética da Galdieria.

Durante sua pesquisa, a equipe descobriu que a forma conhecida de Galdieria com paredes celulares é um diplóide, um tipo de célula que contém dois conjuntos completos de cromossomos. No entanto, quando esses diplóides são expostos a um ambiente específico, um haploide sem parede celular é produzido e o haploide sem parede contém apenas um conjunto de cromossomos.

Para aprofundar sua pesquisa, a equipe conseguiu propagar de forma estável o haploide sem parede celular e converter o haploide novamente em diploide. "Assim, descobrimos um processo de reprodução sexual em microalgas que surgiu no início da evolução de algas e plantas", disse Shunsuke Hirooka, professor assistente do projeto no Instituto Nacional de Genética do Japão.

"Desenvolvemos com sucesso uma técnica de modificação genética para Galderia usando o haplóide sem parede celular. O procedimento permite gerar linhas de 'autoclonagem' que não contêm nenhuma sequência de DNA heteróloga para uso industrial. Por exemplo, conseguimos gerar algas de cor azul (azul é a cor da ficocianina, que é usada como corante azul natural em certos produtos alimentícios), que não existe naturalmente", disse Shin-ya Miyagishima, professor do Instituto Nacional de Genética do Japão.

As descobertas da equipe são significativas porque, embora a reprodução sexual também seja encontrada em algumas algas unicelulares, ancestrais das plantas, a reprodução sexual nunca foi encontrada em muitas algas unicelulares que surgiram no início da evolução. "Supõe-se que essas algas unicelulares proliferam apenas por divisão celular, ou reprodução assexuada, e a origem e o processo evolutivo da reprodução sexual em algas e plantas não são claros", disse Hirooka.

Olhando para o futuro, os pesquisadores acreditam que suas descobertas ajudarão a esclarecer ainda mais o processo evolutivo e a origem da reprodução sexual em algas e plantas. As descobertas da equipe têm o potencial de desbloquear usos futuros interessantes para a microalga Galdieria.

"O haplóide descoberto neste estudo tem o mesmo potencial de crescimento que o diplóide, e seu conteúdo pode ser facilmente extraído e modificado geneticamente, o que facilita o uso industrial, da Galdieria e espera-se que crie formas avançadas de utilização de microalgas, como vacinas contendo alimentar usando algas que expressam proteínas virais como antígenos", disse Miyagishima. + Explorar mais

A promessa das super algas Galdiera:Das nascentes vulcânicas ao seu prato