Fitocromii sunt ochii unei plante. Aceștia le permit să detecteze schimbările de culoare, intensitate și calitate a luminii, astfel încât plantele să poată reacționa și să se adapteze.

“Ei controlează toate aspectele vieții unei plante”, spune Clark Lagarias, profesor de biochimie la University of California, Davis.

Phytochromii de la plantele terestre răspund la lumina roșie – plantele absorb lumina roșie și reflectă lumina verde, motiv pentru care au un aspect verde. Lumina roșie nu pătrunde mult în apă, iar unele alge marine și de pe țărmuri nu au gene de fitocromi.

Dar altele nu au, așa că Lagarias și colegii săi au analizat proprietățile fitocromilor dintr-o varietate de alge și au descoperit că fitocromii din alge, spre deosebire de cei din plantele terestre, sunt capabili să perceapă lumina în tot spectrul vizibil – albastru, verde, galben, portocaliu, portocaliu, roșu și roșu îndepărtat.

Această acoperire spectrală largă ajută probabil algele să folosească orice lumină pe care o pot folosi în ocean, spune Lagarias, fie că își ajustează chimia de recoltare a luminii în funcție de condițiile în schimbare, fie că se ridică și se scufundă în coloana de apă pe măsură ce nivelurile de lumină de la suprafață se schimbă.

Pentru că diferite culori de lumină pătrund la diferite adâncimi în apă, algele se confruntă cu provocări în recoltarea luminii pe care plantele terestre nu le au. Noua cercetare, publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences, arată că algele se pot ridica la înălțimea situației.

‘Been there and back again’

Fitocromii înșiși au o istorie evolutivă îndelungată și au apărut probabil din interacțiunea dintre oxigen și biline, molecule de pigment strâns legate de clorofilă și de pigmentul heme purtător de oxigen din hemoglobină, spune Lagarias.

Forma ancestrală pare să fie sensibilă la lumina roșie, asemănătoare cu fitocromii plantelor terestre moderne. Dar între origini și zilele noastre, fitocromii au trecut printr-o etapă de diversitate masivă, când puteau detecta o gamă mult mai largă de lungimi de undă.

“Este o moleculă care a fost acolo și s-a întors”, spune Lagarias.

Descoperirile îi ajută pe cercetători să înțeleagă mai bine rolul luminii și răspunsul la lumină în modelarea ecologiei, precum și un model pentru modul în care celulele vii reacționează la lumină. De asemenea, ele ar putea ajuta la reproducerea culturilor acvatice care ar putea profita de diferite condiții de lumină.

Coautorii lucrării sunt de la UC Davis, Rutgers University, Monterey Bay Aquarium Research Institute și Canadian Institute for Advanced Research. Finanțarea a fost asigurată de National Institutes of Health, National Science Foundation, US the Department of Agriculture, Department of Defense, Packard Foundation și Gordon and Betty Moore Foundation.

.