El post de hoy es obra de Álvaro Rodríguez, alumno de la asignatura de comunicación científica del máster en biotecnología molecular y celular de plantas.

 

Cuando pensamos en mutantes, lo más probable es que creamos que se trata de algo exclusivo de la ciencia ficción, pero esto no es así. Todos los seres vivos sufrimos mutaciones naturales a lo largo de nuestra vida y la inmensa mayoría de ellas pasan desapercibidas. Las plantas no iban a ser menos. La acumulación de mutaciones constituye la base de la evolución y es lo que ha permitido que existan especies diferentes entre sí, como un pimiento o una lechuga, o variedades distintas de un mismo alimento, como los tomates pera o los de ensalada.

Pero ¿qué es exactamente una mutación? Según la Real Academia Española se trata de “una alteración en la secuencia de ADN de un organismo, que se transmite por herencia”. Lo que significa que una mutación es una modificación de las instrucciones que hacen que los seres vivos sean como son y que es capaz de pasar a sus descendientes. Estas pueden ser positivas (aumentan las posibilidades de supervivencia del organismo, por ejemplo, incrementando la producción de un compuesto beneficioso), negativas (justo el caso contrario, disminuyen sus probabilidades de supervivencia al tener menos síntesis de un compuesto útil) o neutras (no tiene ningún efecto para el individuo).

Además de las mutaciones naturales, también existe otro tipo, las inducidas. Se trata de aquellas que realizamos de forma intencionada mediante métodos físicos como los rayos X o mediante compuestos químicos. El uso de este tipo de mutaciones es muy útil en la investigación, ya que permite conocer más a fondo el funcionamiento de los organismos. Si conseguimos alterar un gen (cada una de las frases del manual de instrucciones, o genoma, de los seres vivos), puede que seamos capaces de saber cuál es su función. Esto no siempre es fácil, ya que al no controlar que zona del genoma estamos alterando, podemos mutar una región que no codifique para un gen o que, aunque lo haga, no se exprese en el individuo. Por ello, las investigaciones basadas en mutantes muchas veces son largas y laboriosas, aunque también enormemente útiles. Pueden constituir el inicio de un programa de mejora si se consigue identificar y caracterizar, por ejemplo, un gen que haga que las plantas de tomate sean más resistentes a la sequía o que los frutos tengan un mayor contenido de un compuesto de interés.

 

Dentro de las mutaciones inducidas, hay una tercera vía para alterar los genes: utilizar métodos biológicos. Aquí es donde entra en juego mi Trabajo de Fin de Máster. Con la ayuda de una bacteria llamada Agrobacterium tumefaciens (o Agro para los amigos y conocidos) y mediante técnicas de cultivo in vitro (cuyas bases podréis leer en el párrafo de abajo) se pueden obtener plantas mutantes, de tomate en mi caso, con las que estudiar sus diferentes genes. En líneas generales, el proceso consiste en lo siguiente: Agro, de forma natural, tiene la capacidad de transferir parte de su información genética a las plantas, ya que las utiliza como factorías para producir compuestos que le permitan crecer y desarrollarse. Nosotros podemos aprovecharnos de esta característica, sustituyendo los genes que normalmente transfiere por otros de interés, de forma que obtengamos una planta transgénica mediante la técnica denominada transformación genética. Gracias a ella podemos realizar la mutagénesis insercional, con la que buscamos que la secuencia de un gen que codifica para la resistencia a un antibiótico (kanamicina) se incluya dentro de otro y lo interrumpa, de forma que se altere su expresión y obtengamos un mutante. Otras ventajas de esta metodología son que las plantas transgénicas se pueden seleccionar fácilmente por su resistencia a la kanamicina y que los genes quedan etiquetados, por lo que se facilita su identificación mediante técnicas de mapeo genético.

 

Tras realizar la transformación genética para obtener mutantes empieza el trabajo de cultivo in vitro. Normalmente, el proceso de mutagénesis se realiza con un fragmento de hoja de tomate y Agro solo puede modificar una parte de las células (cada una de las unidades que componen un organismo) de la zona del corte. Por lo tanto, tenemos que ser capaces de conseguir una planta completa a partir de ellas. Las plantas tienen una enorme capacidad de regeneración y si cultivamos los fragmentos en un medio que tenga una determinada composición y concentración de hormonas vegetales conseguimos obtener un nuevo individuo idéntico al inicial, pero con la mutación incluida. Así podemos tener nuestras plantas mutantes creciendo dentro de botes de cristal (de ahí el in vitro) en cámaras de cultivo con unas condiciones ambientales controladas. Esto es una gran ventaja, ya que se puede tener en un pequeño espacio un gran número de plantas. Además, si todo el proceso se ha realizado correctamente, nuestros tomates se encontrarán en condiciones axénicas, o dicho de forma más sencilla, en ausencia de cualquier tipo de microorganismo. Esto es especialmente importante, ya que el medio y las condiciones de cultivo son las idóneas para que crezcan y se desarrollen multitud de organismos indeseables, además de nuestras preciadas plantas de tomate mutantes. Mediante el cultivo in vitro también somos capaces de clonar las plantas (los clones tampoco son exclusivos de la ciencia ficción, como estáis leyendo) para obtener multitud de vegetales idénticos con los que poder trabajar.

 

Finalmente, lo que quedaría sería comparar nuestros mutantes con plantas de tomate que no hayan sido modificadas, ya sea dentro de los propios botes o en invernaderos tras un proceso de aclimatación, con el fin de buscar diferencias entre ellas. En caso de identificar alguna, se tomarían muestras para poder localizar donde se ubica el gen introducido y así conocer a cuál ha alterado. Una vez identificado y caracterizado el gen se podría utilizar para iniciar programas de mejora de cultivos.

Espero que os haya resultado interesante la lectura sobre lo que llevo haciendo el último medio año de mi vida. Y recordad que los mutantes y los clones son mucho más reales de lo que creemos.