Las microalgas poseen compuestos naturales que brindan protección contra los rayos UV, lo que las hace herramientas valiosas para proteger los cultivos de la radiación.
Diversas especies de microalgas poseen compuestos naturales como aminoácidos similares a las micosporinas (MAA), carotenoides, esporopolenina y escitonemina que brindan protección contra los rayos UV, lo que las hace valiosas para proteger los cultivos de la radiación UV. Estos compuestos actúan como filtros UV, absorbiendo y disipando los dañinos rayos UV, reduciendo así el impacto de la radiación UV en los cultivos. Además, las microalgas han desarrollado varios mecanismos de defensa, incluidos sistemas antioxidantes y fotoprotectores UV, para sobrevivir bajo el estrés de los rayos UV, destacando su resiliencia en ambientes hostiles. Los estudios sobre microalgas altoandinas han demostrado sus mecanismos de adaptación para hacer frente a altos flujos de radiación, con cepas que exhiben altas concentraciones de antioxidantes y pigmentos, lo que indica su potencial para aplicaciones agrícolas en la protección de cultivos de la radiación UV.
La radiación UVA, también conocida como radiación de longitud de onda larga, constituye el 90% de la radiación que llega a la superficie terrestre al no ser absorbida por la capa de ozono. Algunos estudios revelan que la exposición a los rayos UVA puede aumentar ciertos metabolitos en las microalgas, sumando los beneficios potenciales de compuestos como la fucoxantina y la astaxantina. La radiación UV-vis utiliza radiación electromagnética dentro del rango visible para analizar varios grupos funcionales, como la temperatura, la salinidad o la concentración de CO2, en las algas marinas. Las microalgas poseen la capacidad de adaptarse a condiciones extremas alterando su fisiología, lo que les permite soportar diferentes dosis de radiación UV-vis. Esta adaptación se ve facilitada por la producción de metabolitos secundarios, lo que permite que las microalgas prosperen en diversos entornos. Si bien la radiación UV-vis puede tener efectos perjudiciales sobre el proceso fotosintético y los componentes celulares de las algas, también desencadena mecanismos de protección y reparación contra la radiación UV.
Un mecanismo de protección crucial implica la síntesis y acumulación de moléculas como carotenoides y ficobiliproteínas. Tanto las microalgas como las macroalgas son organismos fototróficos que dependen en gran medida de la iluminación para su metabolismo primario y secundario, así como para la producción de biomasa y metabolitos secundarios. Por otro lado, la capacidad de las microalgas para realizar la fotosíntesis es muy sensible a diferentes tensiones ambientales. Específicamente, la radiación UV, especialmente la UVB (280-315 nm), puede afectar directamente las funciones normales y la bioquímica de la célula. Esto puede ocurrir a través de reacciones directas o mediante reacciones fotosensibilizadas causadas por especies reactivas de oxígeno (ROS) inducidas por los rayos UV. Sin embargo, las microalgas, incluidas las cianobacterias, han desarrollado diversos mecanismos de defensa y tolerancia a lo largo de su evolución. Estos mecanismos incluyen la reparación del ADN, la producción de antioxidantes y la síntesis de compuestos enzimáticos/no enzimáticos como aminoácidos similares a las micosporinas (MAA) y escitonemina (Scy). Estos mecanismos ayudan a contrarrestar los efectos nocivos de la radiación UV.
La notable resiliencia de estos microorganismos fotosintéticos les ha permitido prosperar en la Tierra a pesar de enfrentar numerosas tensiones abióticas, incluida la intensa radiación solar. Aprovechando las propiedades de protección UV de las microalgas y sus compuestos bioactivos, se pueden desarrollar estrategias innovadoras para mejorar la resiliencia de los cultivos a la exposición a los rayos UV.