Las plantas usan la Luna en un termómetro para rebrotar

Los autores dicen que el hallazgo podría ayudar a los cultivos que son más resistentes a las temperaturas que se esperan como resultado del cambio climático.

Científicos de Cambridge han descubierto una molécula fotorreceptora en células de las plantas que emplea la luz de la Luna como termómetro para leer los cambios de temperatura estacionales.

Los autores dicen que el hallazgo podría ayudar a los cultivos que son más resistentes a las temperaturas que se esperan como resultado del cambio climático.

Los investigadores explican que en realidad las plantas utilizan las moléculas llamadas fitocromos -empleadas para detectar la luz durante el día– cambiando su función en la oscuridad para convertirse en medidoras celulares de la temperatura midiendo el calor de la noche. Los nuevos resultados, publicados este jueves en la revista ‘Science’, muestran que los fitocromos controlan los interruptores genéticos en respuesta a la temperatura, igual que la luz para dictar desarrollo de la planta.

Por la noche, estas moléculas cambian de estado, y el ritmo al que cambian es «directamente proporcional a la temperatura», dicen los científicos, que comparan los fitocromos al mercurio en un termómetro. Cuanto más caliente está, más rápido será el cambio molecular, estimulando el crecimiento de las plantas.

Los agricultores y jardineros saben desde hace cientos de años cómo de sensibles son las plantas a la temperatura: inviernos templados hacen que muchos árboles y flores florezcan temprano, algo que los humanos han utilizado durante mucho tiempo para predecir el tiempo y la cosecha para el próximo año.

Esta investigación señala el mecanismo molecular por el que las plantas reaccionan a la temperatura, a menudo desencadenando los brotes de primavera que deseamos ver al final del invierno. Con el tiempo y las temperaturas cada vez más impredecibles por el cambio climático, los autores dicen que el hallazgo de que esta molécula sensible a la luz de la luna como el termómetro interno de las células vegetales podría ayudarnos a desarrollar cultivos más resistentes.

«Se estima que la producción agrícola tendrá que duplicarse para el año 2050, pero el cambio climático es una amenaza importante para este tipo de objetivos. Cultivos básicos como el trigo y el arroz son sensibles a las altas temperaturas. El estrés térmico reduce los rendimientos de los cultivos en un 10 por ciento por cada aumento de un grado en la temperatura», dice en un comunicado el investigador principal, Philip Wigge, del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido.

LA LUZ IMPULSA RÁPIDOS CAMBIOS EN LOS FITOCROMOS

«El descubrimiento de las moléculas que permiten a las plantas detectar la temperatura tiene el potencial de acelerar el desarrollo de cultivos resistentes al estrés térmico y el cambio climático», añade. En su estado activo, las moléculas fitocromos se obligan a restringir al ADN el crecimiento de las plantas. Durante el día, la luz del sol activa las moléculas, lo que frena el crecimiento.

Si una planta se encuentra en la sombra, los fitocromos se inactivan rápidamente, permitiéndole crecer más rápido para encontrar la luz del sol de nuevo. Así es como las plantas compiten unas con otras para escapar de la sombra. «La luz impulsa cambios ??en la actividad de los fitocromos que se producen muy rápidamente, en menos de un segundo», describe Wigge.

Por la noche, sin embargo, la historia es diferente: en lugar de una rápida desactivación tras la puesta del sol, las moléculas cambian gradualmente de su estado activo al estado inactivo, un proceso que se llama «reversión oscura». «Del mismo modo que el mercurio se eleva en un termómetro, la velocidad a la que los fitocromos vuelven a su estado inactivo durante la noche es una medida directa de la temperatura», afirma Wigge.

«Cuanto más baja sea la temperatura, más lentamente se revierten los fitocromos a la inactividad, por lo que las moléculas pasan más tiempo en su estado activo, suprimiendo el crecimiento. Esto es el motivo por el que las plantas son más lentas a la hora de crecer en invierno. Las temperaturas cálidas aceleran la reversión oscura, de manera que los fitocromos llegan rápidamente a un estado inactivo y se desprenden a partir del ADN, permitiendo que los genes se expresan y se reanude el crecimiento de la planta», describe.

Wigge cree que el termo-sensor fitocromo ha evolucionado en una etapa posterior y co-optado por la red biológica que ya se utiliza para el crecimiento basado en la luz durante el tiempo de inactividad de la noche. Algunas plantas utilizan principalmente la duración del día como un indicador de la temporada, y otras especies, como los narcisos, tienen una considerable sensibilidad a la temperatura, y pueden florecer meses antes durante un invierno cálido.

Los nuevos resultados son la culminación de 12 años de investigación con científicos de Alemania, Argentina y Estados Unidos, así como el equipo de Cambridge. El trabajo se realizó en un sistema modelo, una planta llamada ‘Arabidopsis’, pero Wigge dice que los genes fitocromos necesarios para la detección de la temperatura se encuentran también en las plantas de cultivo.

«Los recientes avances en la genética de las plantas significan que los científicos son capaces de identificar rápidamente los genes que controlan estos procesos en las plantas de cultivo e, incluso, alterar su actividad utilizando precisas bisturís moleculares», añade Wigge.

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