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

 

Cuando hablamos de plantas, a todos se nos viene a la cabeza la necesidad que tienen de luz, pero muy pocos piensan en otro factor clave: la temperatura. Aunque no hay que hablar de extremos, la temperatura modula bastante su desarrollo. Pero ¿cómo hacen las plantas para “ver” la luz y “sentir” la temperatura? Y aún más ¿funcionaba este sistema igual en las abuelas de todas las plantas terrestres?

El manual de instrucciones

Las plantas, como cualquier ser vivo, poseen un manual de instrucciones: los genes. Estos dictan cuándo, cuánto y cómo crecer. Aquí es donde entran en juego la luz y la temperatura, dos factores que guían este desarrollo.

Voy a explicar este mecanismo de manera sencilla: imagina que hay un “gen jefe”. Cuando detecta luz, le da la orden a otros genes de que dejen de trabajar (los inactiva). Sin embargo, cuando nota que la temperatura empieza a subir, los reactiva. El resultado es que, dependiendo de si hay más o menos luz, o si la temperatura es más alta o más baja, las plantas crecen de formas distintas. Claro que la cosa no es tan simple: ¿qué genes son regulados por este gen jefe? ¿existen otros genes que regulan a su vez otros genes? ¿puede un gen que afecta al desarrollo de la planta estar controlado tanto por luz como por temperatura? Estas son las preguntas que tratamos de responder en el laboratorio.

Abuelas, nietas y primas: una visión evolutiva

Cuando hablo de abuelas y nietas, me refiero al lugar que ocupan las plantas en la evolución. Las abuelas serían aquellas que colonizaron la tierra, muy distintas de las actuales. Hoy, las especies que estudiamos en el laboratorio son sus nietas, descendientes que heredaron parte de esos mecanismos, pero que también desarrollaron nuevas estrategias para crecer y adaptarse. Dentro de estas nietas encontramos diferentes especies que, entre sí, pueden considerarse primas. Algunas poseen sistema vascular, lo que les permite transportar agua y nutrientes por toda la planta, otras carecen de él y se parecen más a sus antepasados lejanos.

Para estudiarlas usamos dos modelos diferentes: Arabidopsis, planta vascular que es el modelo vegetal de los laboratorios, lo que serían los ratones en ciencia médica; y Marchantia, una planta sin sistema vascular, más parecida a las primeras plantas que colonizaron tierra firme hace millones de años, y que en los últimos años ha cobrado gran relevancia científica.

Compararlas nos permite entender cómo ha ido cambiando la integración de señales de luz y temperatura desde las abuelas de la vida vegetal hasta sus nietas actuales, representadas por estas primas lejanas.

No es ciencia ficción, es ciencia

Aquí es donde ocurre lo mejor: en el laboratorio generamos mutantes. Sí, suena a ciencia ficción, pero es real. Lo que hacemos es “fastidiar” un gen concreto y observar si eso cambia el desarrollo de la planta bajo distintas condiciones de luz y temperatura.

El problema es que, cuando hablamos de genes, hablamos de miles de datos. Y ahí es donde entra en juego la bioinformática. Aunque a mucha gente le de respeto, la bioinformática es una herramienta potentísima: nos permite analizar enormes cantidades de información y extraer patrones que, de otro modo, serían invisibles.

Gracias a ese análisis, podemos empezar a responder preguntas y sacar conclusiones… aunque en ciencia nunca hay fin, siempre surgen más experimentos por hacer.

Diferencias entre especies ¿y dentro de ellas?

No solo hay diferencias entre especies. También dentro de una misma especie existen variedades y subespecies. ¿Cómo responden ellas a distintas condiciones de luz y temperatura?

En el laboratorio hemos trabajado con diferentes variedades de Marchantia y, cómo era de esperar, no todas crecen igual. Pero lo más interesante viene cuando miras dentro de los genes. Para ello usamos un tipo de estudio llamado GWAS (Genome-Wide Association Study). Y no, GWAS no tiene nada que ver con las famosas WAGs del mundo del fútbol. Se trata de una herramienta que busca relaciones entre variaciones genéticas y características observables. Gracias a ella hemos descubierto aspectos interesantes sobre cómo distintas variedades de Marchantia integran la luz y la temperatura.

Mucho más que seres simples

A menudo pensamos que las plantas son organismos simples: verdes, inmóviles, etc. Pero la realidad es muy distinta. Su desarrollo depende de una red compleja de señales ambientales y genéticas.

La naturaleza, además, es sabia: si un mecanismo funciona, tiende a conservarlo durante millones de años. Al mismo tiempo, cada linaje puede ir añadiendo sus propias estrategias específicas.

Las plantas no tienen ojos ni termómetros, pero ven la luz y sienten la temperatura de una manera increíble. Lo hacen a través de una maquinaria genética tan sofisticada que aún no se conoce del todo. Comparar plantas “primas lejanas” nos da pistas sobre como evolucionó esa capacidad, y nos ayuda a imaginar cómo podrían adaptarse los cultivos al futuro del cambio climático.

La próxima vez que veas una planta al sol, piensa que, aunque parezca quieta y sencilla, en su interior se está procesando información de una manera tan eficaz que ya quisiéramos tener para nuestros termómetros y cámaras.