Waar kleine plantjes al niet groot in kunnen zijn. We zien hier zogeheten pyrenoïden, piepkleine structuren die fungeren als een ‘turbo’ om CO₂ te concentreren in plantencellen. Niet in alle planten, zeker niet, maar wel in het veldhoornblad (Anthoceros agrestis). Dit kleine, onooglijke plantje is dankzij de pyrenoïdes in staat om veel efficiënter aan fotosynthese te doen dan vrijwel alle andere planten, waaronder ook onze belangrijkste landbouwgewassen.  

De pyrenoïdes vormen vloeistof-achtige compartimenten in de cellen met daarin een hoge concentratie van het enzym Rubisco dat CO₂ bindt en omzet in suikers. Rubisco is de centrale speler in de fotosynthese, maar het enzym is berucht om z’n inefficiëntie omdat het ook met zuurstof reageert. De pyrenoïden zijn omringd met kanalen en enzymen die heel gericht CO₂ in deze structuren pompen, waardoor Rubisco continu wordt gevoed met de gewenste grondstof en nauwelijks de kans krijgt om met iets anders te reageren.  

Tanner Robison en collega’s van het Boyce Thompson Institute in Ithaca (NY) gebruiken imaging technieken en genetische analyse om de werking van de veldhoornblad-pyrenoïdes om te helderen en om dit mechanisme te vergelijken met de manier waarop fotosynthetische algen te werk gaan. Daaruit bleek dat hoornblad een veel eenvoudiger werkwijze heeft, met veel minder componenten en onderdelen dan de algen gebruiken. ‘Het is alsof je opeens een simpeler en tegelijkertijd efficiënter ontwerp van een motor ontdekt’, aldus co-onderzoeksleider Fay-Wei Li in het begeleidende persbericht. ‘Dat maakt het wellicht eenvoudiger om zo’n systeem ook in andere planten, waaronder voedselgewassen, te integreren.’ Dat zou de opbrengst flink kunnen vergroten, zonder dat er meer land en andere bronnen nodig zijn.  

Tanner Robison, et al., Hornworts reveal a spatial model for pyrenoid-based CO₂-concentrating mechanisms in land plants, Nature Plants (2025), doi:10.1038/s41477-024-01871-0