Los genes de la resurrección. Esta capacidad es consecuencia de toda una red de genes, casi todos los cuales también están presentes en las variedades más vulnerables. Y que les serán de gran ayuda, especialmente a las que viven en zonas con peligro de desertificación. Los resultados ya han aparecido en la revista «The Plant Journal».
En su estudio, los investigadores observaron de cerca una especie que se ha estudiado durante mucho tiempo en la Universidad de Bonn: la planta que resucita Craterostigma plantagineum. Que es sumamente interesante porque en tiempos de sequía, uno podría pensar que está muerta. Pero sorprendentemente, con un poco de agua revive de inmediato.
“En nuestro instituto, hemos estado estudiando cómo la planta realiza estos procesos de ‘muerte’ y resurrección durante muchos años”. Esto lo cuenta la Prof. Dra. Dorothea Bartels del Instituto de Fisiología Molecular y Biotecnología de las Plantas (IMBIO) de la Universidad de Bonn. Quien investiga el grado de adaptación de las plantas al calentamiento global.
Entre las incógnitas de los científicos estaba el conocer qué genes eran responsables de la tolerancia a la sequía. Se hizo cada vez más claro que esta habilidad no es el resultado de un solo «gen milagroso». En realidad, están involucrados muchos genes. La mayoría de los cuales también se encuentran en especies que no soportan tan bien la sequía. Los genes de la resurrección.
8 copias de cada cromosoma
En el estudio actual, el equipo de Bartel, junto con investigadores de la Universidad de Michigan (EE.UU.), analizó el genoma completo de Craterostigma plantagineum. Algo bastante complejo, porque mientras que la mayoría de los animales tienen dos copias de cada cromosoma, una de la madre y otra del padre, la Craterostigma tiene ocho. Es decir, que tienen un genoma «óctuple» u octoploide. Los humanos, en cambio, somos diploides.
“Tal multiplicación de la información genética se puede observar en muchas plantas que han evolucionado en condiciones extremas” explica Bartels. Pero, ¿por qué para esto? Una razón probable es que, si un gen está presente en ocho copias en lugar de dos, en principio se puede leer cuatro veces más rápido. Por lo tanto, un genoma octoploide puede permitir que se produzcan grandes cantidades de una proteína requerida muy rápidamente. Esta capacidad también parece ser importante para el desarrollo de la tolerancia a la sequía.
En Craterostigma, algunos genes asociados con una mayor tolerancia a la sequía se replican aún más. Estos incluyen los llamados ELIP: el acrónimo significa «proteínas inducibles por luz temprana». Ya que se activan rápidamente con la luz y protegen contra el estrés oxidativo. Esta presencia de un alto número de copias es una constante en todas las especies tolerantes a la sequía.
200 genes idénticos
“Craterostigma tiene cerca de 200 genes ELIP que son casi idénticos. Y están ubicados en grandes grupos de diez o veinte copias en diferentes cromosomas”, comenta Bartels. Por lo tanto, las plantas tolerantes a la sequía presumiblemente pueden recurrir a una extensa red de genes capaz de realizar las regulaciones necesarias con rapidez en caso de sequía.
Las especies sensibles a la sequía suelen tener los mismos genes, aunque en menor número de copias. Esto tampoco es sorprendente. De hecho, las semillas y el polen de la mayoría de las plantas a menudo pueden germinar después de largos períodos sin agua. Por lo que también tienen un programa genético para protegerlas contra la sequía. “Sin embargo, este programa normalmente se ‘apaga’ en la germinación y no se puede reactivar después”, explica el botánico. “En las plantas de resurrección, en cambio, permanece activo”. Los genes de la resurrección.
La mayoría de las especies podrían tolerar la sequía
La tolerancia a la sequía, entonces, es algo que la gran mayoría de las plantas “pueden generar”. Los genes que confieren esta capacidad probablemente surgieron muy temprano en el curso de la evolución. Sin embargo, estas redes son más eficientes en especies tolerantes a la sequía. Y solo están activas en ciertas etapas del ciclo de vida.
Dicho esto, no todas las células de Craterostigma plantagineum tienen el mismo “programa de sequía”. Así lo demostraron investigadores de la Universidad de Düsseldorf, que también participaron en el estudio. Por ejemplo, diferentes genes de la red de sequía están activos en las raíces durante la desecación que en las hojas.
Este hallazgo no es inesperado: las hojas necesitan protegerse contra los efectos dañinos del sol. Y son ayudadas por ELIPs para conseguirlo. Con suficiente humedad, la planta forma pigmentos fotosintéticos que absorben al menos parcialmente la radiación. Esta protección natural falla en gran medida durante la sequía. Las raíces, por el contrario, no tienen que preocuparse por las quemaduras solares.
El estudio mejora la comprensión de por qué algunas especies sufren tan poco la sequía. A largo plazo, por lo tanto, podría contribuir a la mejora de cultivos como el trigo o el maíz que soportan mejor la sequía. En tiempos de cambio climático, es probable que estos tengan una mayor demanda que nunca en el futuro. Los genes de la resurrección.
Instituciones participantes y financiación
La Universidad de Bonn, la Universidad Estatal de Michigan (EEUU) y la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf participaron en el estudio. El trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y la Fundación Alemana de Investigación (DFG).
Publicación: Robert VanBuren, Ching Man Wai, Valentino Giarola, Milan Zupunski, Jeremy Pardo, Michael Kalinowski, Guido Grossmann y Dorothea Bartels: Los mecanismos específicos de células y tejidos centrales permiten la tolerancia a la desecación en Craterostigma
Referencia: artículo publicado en The Plant Journal
