La planta como Submarino espía

Artículo realizado por Sira Blanco, como parte de la evaluación de la asignatura de comunicación científica, perteneciente al máster de biotecnología molecular y celular de plantas.

 

La curiosidad es algo que nos impulsa a ir más allá, a saber más, ya sea para descubrir nuevos continentes o cómo funciona el objeto de nuestro interés. Este conocimiento nos ayuda a avanzar y a superar barreras que antes nos parecían imposibles, pero se ha de partir de una hipótesis o de una intuición ya que lanzarse de cabeza a investigar imposibles es perder tanto tiempo como dinero.

En nuestro laboratorio de investigación utilizamos una pequeña planta llamada Arabidopsis thaliana, que supuestamente es sencilla, pero fuera de toda suposición es complicada; Cuenta con 27000 genes y para entender cómo funciona hay que pensar que es igual de difícil de manejar que si una única persona estuviese al mando de un submarino, del que tienes que encender y apagar todos esos interruptores que son sus genes para así aprender a navegar y ponerlo en rumbo. Claramente no podemos con todo a la vez así que, guiados por nuestra curiosidad, tenemos que partir de algún punto.

Nuestra idea original es que un gen, al que llamo 27 (dos-siete para los amigos) para abreviar, podría ayudar a las plantas a enfrentarse a un estrés (en este caso es alguna cosa que altera el equilibrio y no lo que nos pasa cuando aparece la suegra por sorpresa). ¿Cómo actuaría? Regulando alguna “maquina” presente en la célula – o varias -, como si fuera una válvula más que regula a un ingenio que necesita controlarse de forma precisa para funcionar bien en todo momento.

Pero… ¿Qué podría estar regulando? Las sospechas que barajábamos eran que, o ayudaba a las plantas a tomar más nutrientes (es decir; a crecer más) o a mantener un equilibrio entre las sustancias que circulan por la panta y las internas de las células. Y os preguntaréis cuáles son las ventajas y aplicaciones de cada una de estas hipótesis; Pues bien, la primera consistiría en que los agricultores necesitarían usar menos abonos en sus tierras, lo que implica menos gastos y un abaratamiento de los precios, además de que se contaminarían menos las aguas subterráneas.

La siguiente hipótesis ayudaría a desarrollar plantas de mayor tamaño, lo que implica una mayor fijación del CO2 y por lo tanto ayudaría a reducir las emisiones de carbono siempre y cuando la parte verde de las plantas aumentase. También causaría que la producción de partes comestibles fuese mayor (y por tanto lechugas o manzanas más grandes) o que sus raíces al crecer más sujetasen mejor el suelo.

La última hipótesis estaría relacionada con la adaptación a adversidades en el entorno, lo cual permitiría seguir desarrollándose con normalidad, aunque algún factor juegue en nuestra contra. El objetivo es sobrevivir mejor, es decir, por encima de otros durante más tiempo, lo que llevará a producir semillas que perpetúen los genes de esa planta más resistente.

Las plantas que cultivamos deben adaptarse a su entorno, y aunque ya lo hacen en cierta medida, cada día deben enfrentarse a nuevos retos, cómo aguantar sequías e inundaciones, frío o calor extremos, salinidad u otros muchos factores. Por ello, los problemas que tienen los suelos cultivables son importantes para que la producción de comida consiga abastecer las necesidades humanas en nuestro planeta. Mediante esta última hipótesis podríamos provocar uno o más procesos que ayuden a las plantas a sobrevivir con mayor solvencia.

Nuestro 27 podría estar implicado en una de estas hipótesis planteadas, pero para asegurarnos de cual es la correcta habría que subir el nivel de expresión de esta proteína (aumentar la cantidad que tenemos) para luego bajarlo a cero. Con los dos extremos opuestos veríamos si la hipótesis pasa a ser certeza.

Obtener un nivel de expresión cero del 27 no ha sido un problema, ya que hay colecciones de semillas que tienen un único gen mutado de tal forma que ni funciona, ni se expresa, ni produce proteínas. Hay mutágenos que te facilitan la labor de “estropear” el ADN, ya que es más fácil romper un cuadro que copiarlo exactamente igual, sin errores, completo y con un añadido que encaje y no altere al conjunto pictórico.

Para subir la presencia de nuestro gen tenemos que hacer transgénica con una copia exacta del mismo e introducirla en algo que podamos manejar y manipular fácilmente, como los vectores plasmídicos o plásmidos, que son cadenas de ADN circulares pequeñas. Sin embargo, conseguir esto puede llevar meses de arduo trabajo que consiste en repetir y optimizar esta clonación, sin embargo, una vez se encuentra listo ya puede ser usado para sustituir el gen propio de la planta por otro al que le has añadido un promotor, que es un fragmento de ADN antes del principio del gen que hace que aumente su expresión.

Una vez tienes todo esto listo, ya puedes comparar ambas plantas junto con una normal o control para ver qué hace tu gen. Las sometes a diferentes condiciones o estreses, miras si tienen un aspecto diferente al control con y sin estrés. Si las tres plantas se muestran igual de bien o de mal en la condición a estudiar, quiere decir que nuestro 27 no tiene un papel en ese estrés, pero si en alguna de esas condiciones vemos que hay diferencias destacables en una, dos o las tres plantas, hemos dado con la clave.

Aunque he de decepcionaros si esperáis que os diga cuál de las hipótesis es la buena, porque todas estas pruebas toman tiempo, ya que las plantas tienen que crecer para poder mostrarnos resultados. Por el momento todo apunta a que la planta lo usa para no crecer demasiado cuando hace frío y esto se podría aprovechar para tener plantas que produzcan raíces más largas en entornos fríos y secos como la meseta española, pudiendo conseguir así mejores rendimientos en los cultivos. Y aunque el citado gen no sea el milagro que solucione todos los problemas que nos acechan, al menos podré decir que he contribuido con mi granito de arena al descubrir funciones de mi querido 27.



11 Comentarios

  1. Pues a mi lo del 27 me convence. Además la generación del 27 es de las mejores ?. Es más yo creo que tengo una planta en el labo que lleva algo parecido(si se cumple vuestra hipótesis) porque aguanta todo. Bueno que me voy por las ramas(nunca mejor dicho) que me encanta el artículo y ánimo con la ciencia que sabemos que es dura a veces. Suerte!!

    1. Muchas gracias Noe!!! Esperemos que todo vaya bien y si quieres, manda una muestra de tu planta indestructible, puede que desentrañemos los misterios de su resistencia.

  2. Qué interesante!! Este artículo prueba cómo una mal denominada “mala hierba” nos permite descifrar acerca del funcionamiento de la vida y desarrollar aplicaciones en ámbito de la agricultura.

    1. Gracias María!!! Si, es curioso cómo una de esas plantas que nuestras abuelas se empeñan en exterminar ayuda a que puedan tener geranios más vistosos, unas alubias más ricas o plantas más resistentes al frío.

  3. No te rindas, ya sabes que en ciencia los descubrimientos que cambian el mundo suelen ser resultado de la serendipia! Quizás en tu plan el gen 27 no sea tan importante, ¿sabes si existen ortólogos?, puede que en otras especies adquiera relevancia. Y otra cosa, sólo por curiosidad, ¿qué codifica el gen 27?

    1. Es una pieza de las tantas que tiene la planta para combatir el estrés por frío, pero no es el regulador maestro o principal. Ahora mismo creo que no he buscado ortólogos en otras especies, pero seguramente haya o que esté presente con subfuncionalizaciones. Lo otro no te lo puedo contestar aún, necesitamos investigar un poco más para poder responderte correctamente. Muchas gracias por tus ánimos Nataliaa!!!!!

      1. Parece que téneis muchas cuestiones todavía sin responder, pero creo que vais por el buen camino!! Creo que los ortólogos os podrían dar alguna pista ;D. Ánimo para el resto del camino.

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Por J. M. Mulet
Publicado el ⌚ 25 julio, 2018
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