Lo siguiente es una adaptación de esta publicación:
Ringsmuth, AK, Landsberg, MJ, y Hankamer, B. ¿Puede la fotosíntesis permitir una transición global de los combustibles fósiles a los combustibles solares, para mitigar el cambio climático y las limitaciones del suministro de combustible? Revisiones de Energía Renovable y Sostenible, 62 + (2016) 134-163. doi: 10.1016 / j.rser.2016.04.016
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La enzima RuBisCO, de la que existen muchas variantes estructurales entre las especies, está plagada de tres limitaciones principales: su velocidad de rotación catalítica extremadamente lenta de unos pocos por segundo (en comparación con miles por segundo de enzimas rápidas que se producen naturalmente), su baja afinidad por CO2 atmosférico y su uso de O2 como sustrato alternativo para el proceso competitivo de fotorrespiración. RuBisCO evolucionó hace tres mil millones de años cuando la atmósfera de la Tierra carecía de oxígeno y era mucho más rica en CO2 que hoy. A medida que la atmósfera cambiaba lentamente, la enzima evolucionó gradualmente a sus formas actuales, restringidas por un complejo mecanismo de reacción que evolucionó bajo condiciones muy diferentes.
Diferentes organismos han desarrollado estrategias para compensar la baja eficiencia de RuBisCO. Primero, la mayoría de los organismos simplemente producen la enzima en grandes cantidades; es probablemente la proteína más abundante en la Tierra. Las plantas de cianobacterias y C4 han desarrollado sistemas para concentrar el CO2 por encima de los niveles atmosféricos en las cercanías de RuBisCO y esto eleva la actividad fotosintética. Las plantas de metabolismo de ácido crasuláceo concentran CO2 de forma diurna para conservar el agua en condiciones secas; absorben y concentran CO2 por la noche y cierran sus estomas durante el día para evitar pérdidas por transpiración. Sin embargo, como la carboxilación por RuBisCO sigue siendo el paso limitante de todos estos organismos en condiciones limitadas por PAR, la enzima se ha visto durante mucho tiempo como un objetivo importante para la manipulación genética.
