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.

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 ¿Alguna vez has probado algo tan salado que inmediatamente te dio una sed intensa? Ahora imagina que las plantas sienten algo semejante cuando se encuentran en suelos con exceso de sal. Esto provoca un “estrés por sed” haciendo más difícil la hidratación y, por lo tanto, esto se traduce a un cambio en el crecimiento y supervivencia. Ahora imagina que esto no solo ocurre en el espacio de una sola planta, sino a más de 160 millones de hectáreas de cultivo como maíz, trigo y arroz, que podrían representar casi la mitad del alimento mundial. El desarrollo de variedades sostenibles que persistan bajo este estrés y que además conserven o mejoren sus características es una necesidad en el mercado mundial

Pero aquí empieza la verdadera batalla por sobrevivir, desde el instante en que la semilla toca el suelo salino, y continúa cuando las primeras raíces se abren paso, deben afrontar su primer reto: crecer. Todo empieza en las raíces, que son las primeras en enfrentarse a este exceso de sal y enviar la primera señal de alarma al resto de la planta. A partir de ese momento, comienzan las estrategias para defenderse: algunas células logran expulsar el exceso de sal, otras liberan moléculas que avisan del peligro y, actuando en conjunto, toda la planta modifica su crecimiento para resistir.

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¿Entonces, cómo podríamos ayudar como investigadores? Pues para esto usamos un sistema modelo: Arabidopsis thaliana, una pequeña planta que, aunque pueda pasar desapercibida, ha sido objeto y protagonista de grandes avances científicos. Mediante esta planta y sus variaciones naturales es posible descubrir qué genes comunes se han mantenido listos para responder a estas señales de peligro. Y sí, lo hemos encontrado: genes que actúan como interruptores que, en presencia de una señal, deciden si la planta resiste, se adapta o se rinde. Estos genes controlan desde el crecimiento de los tejidos, la floración, formación de frutos, así como las respuestas a otros estreses como la sequía, salinidad y la resistencia a patógenos, lo que los convierte en los posibles salvadores de esta crisis inminente.

La salinidad ya no es un problema lejano, imponen un impacto negativo en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Pero en esta aparente debilidad de las plantas, se esconde una increíble fortaleza que está en constante adaptación. Tal vez la próxima vez que veas a una planta creciendo en lugares difíciles, venga a tu mente que fuera de nuestra vista, se está librando una batalla constante y fascinante hacia la supervivencia… una batalla que, con ayuda de la ciencia, podría cambiar el futuro de lo que comemos.

Referencia:

Sade, Nir & Gebre, Michael & Seligmann, Ron & Schwartz, Amnon & Wallach, Rony & Moshelion, Menachem. (2009). The Role of Tobacco Aquaporin1 in Improving Water Use Efficiency, Hydraulic Conductivity, and Yield Production Under Salt Stress. Plant physiology. 152. 245-54. 10.1104/pp.109.145854.

Caliskan, I., Ametefe, G., & Caliskan, A. (2025). Unraveling the Functional Diversity of MYB Transcription Factors in Plants: A Systematic Review of Recent Advances. Phyton-International Journal of Experimental Botany, 2229-2254.

Fan, S., Ma, Z., & Wu, J. (2025). Ecophysiological benefits of industrial organic wastes on alfalfa yield and stress mitigation in saline soils. Industrial Crops and Products.

Mata-Fernandez, I., Rodríguez-Gamiño, ML., López-Blanco, J., Vela-Correa, G. (2014). Dinámica de la salinidad en los suelos. Revista Digital El hombre y su Ambiente., Vol. I (5) 26-35.

Chaudhry, Usman & Neslihan, Zahide & Gökçe, Öztürk & Gokce, Ali. (2023). Salt Stress and Plant Molecular Responses. 10.5772/intechopen.101513.

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Las plantas han conquistado todos los continentes, transformado la composición de la atmósfera y teñido de color nuestro planeta mucho antes que los primeros mamíferos ancestros de los humanos aparecieran. Esto puede sorprender a aquellas personas que no están familiarizadas con la biología de estos seres, pero no tanto a aquellos que los estudiamos, ya que su capacidad de producción de nutrientes a partir de una materia prima tan pobre no tiene precedentes en seres complejos. Muchas veces, el estudio acerca de la comprensión de estos seres tan fascinantes es visto como algo poco interesante o de poca utilidad para la sociedad, sin embargo, fue la comprensión de sus ciclos de vida un conocimiento tan ancestral y pilar fundamental de la civilización humana como lo ha sido la agricultura, que permitió a los humanos asentarse y abastecer la alta demanda de recursos y alimentos que exige una sociedad compleja. Por ello, es difícil concebir una civilización pasado o futura, ajena a la biología de las plantas, siendo la comprensión de su funcionamiento un tema de vital importancia para garantizar la sostenibilidad de la civilización humana.

Mas allá de la opinión popular acerca de los estudios en plantas, existen instituciones públicas y privadas que buscan desenmarañar los secretos que las plantas nos guardan con el fin de aprovechar estos para nuestro beneficio. Uno de sus secretos se encuentra en lo más profundo de sus latentes semillas, ¿Cómo las semillas son capaces de albergar vida y superar las duras condiciones para liberarla cuando es oportuno? ¿Cómo hace la planta para crear estas estructuras? ¿Qué determina que unas sean más resistentes que otras?  Ha estas preguntas, intentan dar respuesta el grupo de investigación en el que llevo a cabo mi Trabajo Final de Master (TFM).

El desarrollo de las semillas, al igual que el desarrollo de cualquier otra parte de un ser vivo esta mediado por los genes, los cuales contienen la información para producir proteínas (unas moléculas grandes y complejas que son las que desempeñan las funciones físicas) sin embargo lo que nosotros estudiamos no son genes normales, son genes que contienen la información de unas proteínas especiales, los llamados “factores de transcripción”. Alguna vez te has preguntado, ¿Como es posible que todo mi cuerpo contenga el mismo ADN, idéntico en cada una de mis células que me componen, y las células de mi piel, sean tan diferentes a las de mi corazón o las de mis ojos? La respuesta a estas diferencias son los factores de transcripción. Los factores de transcripción son proteínas que “expresan” y “silencian” genes, esto quiere decir son capaces de unirse a genes determinados activándolos o desactivándolos dependiendo del gen. Por ese motivo, tus células del corazón son distintas a tus células de la piel, porque hay factores de transcripción que activan los genes que dan lugar a las células de la piel y reprimen aquellos que dan lugar a las células del corazón, dando lugar a una célula de piel (En este ejemplo concreto).

Un factor de transcripción muy importante de las plantas es APETLA 2, el cual ha sido muy estudiado por su papel fundamental en el desarrollo de pétalos, pero que también tiene un papel importante no tan estudiado en el desarrollo de semillas, en concreto, en el desarrollo de la testa (una capa superficial de la semilla, la cual le otorga resistencia a las adversidades del entorno). Aquellas plantas que carecen de este factor de transcripción porque tienen el gen dañado (una enfermedad genética) no poseen testa y por tanto sus semillas son muy débiles. Sin embargo, no se conoce exactamente a que regiones del ADN o del genoma de la planta se une este factor de transcripción en la semilla y que genes activa o reprime.

El objetivo concreto de mi TFM es encontrar las regiones del genoma a las que se une APETALA 2. Para ello, estoy realizando un experimento llamado Chip-seq, el cual consiste en “leer” la zona a la que se une APETALA 2, extrayendo un líquido que contiene el ADN de las semillas y “triturando” el dejándolo ilegible. De esta forma, solo quedara legible las zonas de ADN que estén unidas a factores de transcripción como APETALA 2, ya que la unión de ADN y proteína las protege del proceso de “trituración”. Una vez triturado el ADN solo tenemos que capturar, “atrapar” las proteínas de APETALA y después separar los fragmentos de ADN a los que estaban unidos las proteínas de APETALA 2 y “leemos” esta región mediante técnicas de secuenciación, que nos permiten conocer las letras exactas que componen estos trozos de ADN que hemos obtenido. De esta manera habremos descifrado las zonas a las que se une APETALA 2 y sabremos a que genes se une, pero no sabremos si los activa o los reprime. Para ello necesitaríamos hacer otros experimentos en futuras investigaciones. Todo este trabajo es una pequeña aportación al conocimiento del desarrollo de las semillas, pequeña pero necesaria para poder continuar con futuras investigaciones y así construir una comprensión global del proceso.

En conclusión, el estudio y comprensión del desarrollo de las plantas nos acerca más a un futuro sostenible.

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La “nariz” de las plantas se ubica en la parte de debajo de las hojas, en concreto en unos diminutos orificios llamados estomas. A través de ellos ocurre el intercambio de gases de las plantas, algo similar a lo que sucede en nuestros pulmones.

De vuelta con las plantas, la apertura y cierre de los estomas está controlada principalmente por una molécula, la proteína KAT1 pues está situada en la membrana plasmática de las células de los estomas (la membrana plasmática es una capa que recubre a todas las células). Si pudiéramos saber cuando aparece esta proteína en la membrana plasmática para hacer su función, podríamos controlar el vapor de agua que pierde la planta, y por lo tanto reducir los efectos de la sequía en las plantas!

En mi Trabajo Fin de Master, estoy investigando el papel de unas pequeñas moléculas relacionadas con el ADN, llamadas microARNs o pequeñosARNs (miRNAs). Nuestra hipótesis es que estos miARNs interaccionan con la proteína KAT1 en el interior de la célula e impiden que la proteína llegue a su lugar de acción, la membrana plasmática.

Pues en investigaciones previas, utilizando plantas de Arabidopsis thaliana (planta modelo para investigaciones) que sobreexpresan, es decir, producen mucha proteína KAT1 unida a una proteína fluorescente amarilla (YFP), se observó que la señal de fluorescencia procedente de la YFP únicamente aparece en la membrana plasmática de las células de los estomas, y no en el resto de células de la epidermis de las hojas.

Este hallazgo fue apasionante, porque una de las investigadoras lo relacionó con una peculiaridad de los estomas: ¡no tienen plasmodesmos! Los plasmodesmos son como canales de comunicación entre las células, que permiten el paso de diversas sustancias como azúcares o aminoácidos o incluso los mismos microARNs. Es decir, al carecer de plasmodesmos, las células de los estomas podrían quedar aisladas de la acción de estos miRNas.

Para estudiar esta idea, he generado versiones modificadas de algunos microARNs ya presentes en Arabidopsis thaliana, con el objetivo de potenciar su efecto. Ya que en experimentos previos, al introducir copias de estos miRNAs en hojas de la planta Nicotiana benthamiana, se observó que la fluorescencia de las células disminuía al observarlas al microscopio. La expectativa es que, con estos miRNAs diseñados, el efecto sea todavía más fuerte, ya que se unirán con mayor afinidad a la proteína KAT1 (los miRNAs naturales lo hacen de forma más débil).

Con esto, no solo esperamos ver una reducción en la fluorescencia, si no también en los niveles de ARN mensajero, que son las moléculas intermediarias entre la información genética contenida en el ADN y las proteínas, que son las responsables de la mayoría de funciones en los organismos.

De forma paralela, estoy generando una planta de Arabidopsis que adicionalmente contenga un gen para que genere la proteína KAT1 fusionada a YFP, pero que tenga algunas partes de su código genético modificadas para que estos miRNAs no puedan unirse, lo que según nuestra hipótesis debería resultar en una fluorescencia en todas las células ya que no podrían eliminarla!

A fin de cuentas, esto suena complicado, pero es un viaje apasionante por la biología y por toda la ciencia!

Espero con mi proyecto poder aportar algo de información sobre la regulación de la proteína KAT1 y, a futuro, encontrar maneras de controlar mejor la pérdida de agua en las plantas frente a la sequía.

Gracias por haberte quedado hasta el final!

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¿Sabías que las plantas son capaces de hablar entre ellas? Puede sonar raro, pero en el mundo científico se ha demostrado que, aunque no tengan boca ni oídos, las plantas han desarrollado un mecanismo propio para comunicarse entre ellas: los compuestos orgánicos volátiles (VOCs). Son pequeñas moléculas que las plantas pueden liberar al aire y que transmiten mensajes a aquellas que tengan cerca.
En nuestro día a día de laboratorio de interacción planta-patógeno trabajamos mayoritariamente con tomate (Solanum lycopersicum) como planta modelo y la bacteria Pseudomonas syringae como patógeno. Esta relación no es casual, ya que Pseudomonas es experta en colonizar el tomate y provocar enfermedades que afectan tanto al cultivo como a la investigación básica. Lo fascinante es que no todas las plantas reaccionan igual: algunas resisten y otras sucumben. Y ahí es donde aparece nuestra gran pregunta: ¿qué diferencia a una planta resistente de una planta que se muere?

Para entenderlo, en el laboratorio utilizamos plantas transgénicas de tomate. Estas plantas han sido modificadas genéticamente para alterar rutas de defensa concretas. En particular, nos interesan dos moléculas clave: el ácido salicílico (SA) y el ácido gentísico (GA). El ácido salicílico, bastante conocido, es la molécula en la que se inspiró la aspirina, pero en el mundo vegetal es mucho más que un analgésico. El SA actúa en las plantas como una alarma interna que activa genes de defensa frente a patógenos. Por su parte, el GA es un derivado que, aunque menos famoso, empieza a revelarse como otro actor fundamental en esta interacción.
Cuando infectamos las plantas con Pseudomonas syringae, se abre un abanico de reacciones para intentar frenar el avance de la bacteria: producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), señales hormonales y, no menos importante, emisión de compuestos orgánicos volátiles o VOCs. Estos últimos son precisamente los que están actualmente en el punto de mira dentro mundo científico, ya que nos pueden dar pistas muy valiosas sobre si una planta está muriendo o resistiendo frente una enfermedad. Una planta que resiste lanza al aire un cóctel químico completamente distinto al de una planta que se está muriendo, pero este “olor” no es algo que podamos percibir los humanos, sin embargo, sí constituye una señal clara para otras plantas cercanas. Cuando un tomate es atacado por un patógeno, libera VOCs específicos que viajan por el aire y son detectados por las plantas vecinas. Al recibir esta señal, las plantas no infectadas activan con antelación sus mecanismos de defensa, aumentando así sus probabilidades de resistir la futura amenaza. De esta forma, la emisión de VOCs funciona como un sistema de alarma comunitario que permite a la población vegetal responder de manera coordinada frente al patógeno.

Nuestro trabajo se centra en descifrar ese lenguaje químico y comprender cómo se relaciona con la resistencia o la susceptibilidad. Para ello medimos la producción de ácido salicílico y gentísico, analizamos la expresión de genes relacionados con la defensa, y estudiamos los perfiles de VOCs emitidos. Al combinar todos estos datos, buscamos dibujar un mapa de cómo las plantas organizan sus respuestas frente al patógeno.
Más allá del interés académico, este conocimiento tiene aplicaciones muy interesantes. El tomate es uno de los cultivos hortícolas más importantes a nivel global, y las enfermedades causadas por Pseudomonas syringae representan un problema económico y productivo significativo. Comprender cómo varía esa emisión de compuestos volátiles en función de la resistencia o susceptibilidad de la planta puede abrir la puerta al desarrollo de biomarcadores no invasivos. Detectar de manera temprana qué plantas están resistiendo la infección y cuáles presentan síntomas iniciales permitiría mejorar las estrategias de control y reducir el uso de tratamientos químicos.

En resumen, nuestro trabajo no consiste solo en describir un fenómeno curioso, sino que intentamos aportar herramientas y conocimiento aplicable para mejorar la resistencia de los cultivos frente a patógenos. Esta perspectiva nos ayuda a integrar fisiología, bioquímica y ecología química y nos acerca a un objetivo común: comprender cómo las plantas organizan su defensa y cómo podemos aprovechar esa información en beneficio de la agricultura sostenible.

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¿Alguna vez te habías planteado si somos los únicos seres vivos que reciben spam? Pues la respuesta es que no, aunque solamente aquellos más “evolucionados” lo sufrimos. Con el concepto de spam celular me refiero, básicamente, a toda aquella información genética no deseada: desde el genoma de un posible virus atacante hasta genes de la propia planta que puedan interferir con diferentes procesos del desarrollo o el bienestar de la planta.

Para esta ardua tarea, las plantas han desarrollado una batería de moléculas llamadas pequeños ARN interferentes (siRNAs). Estos se producen normalmente desde el ADN, como el ARN mensajero, que transmite la información del ADN a los siguientes pasos de la cadena de ensamblaje celular.

Estas moléculas son capaces de reconocer la información genética no deseada y, con la ayuda de su Sancho Panza, la proteína Argonauta, hacerla añicos. El descubrimiento de este mecanismo abrió una nueva ventana —¡qué digo ventana!—, un gigantesco ventanal de oportunidades que explotar para los biotecnólogos de plantas.

Los primeros pasos que se dieron en la biotecnología de los ARN fueron crear el ARN de interferencia (RNAi), que, para nosotros, es prácticamente igual que el siRNA, pero más largo. Gracias a esta tecnología se han conseguido productos biotecnológicos muy interesantes, como el tomate FLAVR SAVR, el primer producto biotecnológico comercializado en Europa (ahora prohibido), que se mantenía más tiempo maduro sin perder calidad.

Los RNAi permitieron llevar a cabo muchos avances, tanto en materia de investigación como en la creación de nuevas variedades de vegetales. Sin embargo, estos tienen efectos indeseados; vaya, que producían spam secundario. Esto se da por la longitud del RNAi, ya que cuanto más largo, más probabilidad de equivocarse de objetivo.

Unos años después se desarrollaron los siRNAs artificiales (asiRNAs), que llegaron para solucionar esta problemática. Los asiRNAs cumplen las mismas características que los siRNAs, pero se diseñan computacionalmente teniendo en cuenta el funcionamiento de la célula, para no
entrometerse en él. Además, al ser más cortos, proporcionan otras ventajas, tanto respecto a nosotros al trabajar con ellos como respecto a las posibilidades de uso que se les puede dar.

En lo que respecta a los genes propios de la planta, esta tecnología podría tener efectos muy parecidos a la tan famosa tecnología CRISPR. Esta herramienta permite mutar un gen para que no se exprese la información que puede ser un potencial spam. A diferencia de CRISPR, que al perder la función del gen impide que se vuelva a expresar desde el momento en que se produce la mutación, con los asiRNAs podemos modular nuestro gen diana a voluntad. Esto toma particular relevancia si el gen tiene alguna función vital en alguno de los estadios del desarrollo de la planta.

Desde mi punto de vista, la virguería más impresionante que se ha logrado gracias a esta tecnología es la de obtener un ejército de virus inocuos para la planta, pero capaces de plantar cara a una infección vírica con resultados muy positivos y que, además, se puedan pulverizar; es decir, sin métodos de aplicación tediosos. Aunque aún falta para que pueda ser una realidad en la agricultura biotecnológica (no imposible, ya que no se usarían plantas transgénicas), parece ser una buena 06herramienta para hacer frente al spam celular.

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En mi laboratorio trabajamos con una planta muy pequeña y muy famosa entre los científicos: Arabidopsis thaliana. Puede que no la hayas visto nunca, pero es la “rata de laboratorio” del mundo vegetal: crece rápido, ocupa poco espacio y nos ayuda a entender secretos sobre el funcionamiento interno de las plantas.

Un día nos encontramos con algo curioso: una Arabidopsis mutante, es decir, una planta a la que le falta un gen producía semillas más grandes de lo habitual. Y en seguida, nos preguntamos: ¿qué está pasando dentro de estas semillas?

Nuestra hipótesis es que estas semillas están acumulando más azúcares de lo normal. Al fin y al cabo, las semillas son como una despensa para la siguiente generación: cuanto más alimento almacenan, más oportunidades tiene la futura planta de crecer fuerte y saludable.

Pero… ¿cómo se acumulan esos azúcares? Aquí entra el principal objetivo de nuestro proyecto. Sospechamos que el gen ausente en esta planta interactúa con unas proteínas especiales que funcionan como “transportadores de azúcares”, es decir funcionan como pequeños ascensores encargados de mover azúcares hacia la semilla. Si conseguimos averiguar cómo es esa interacción, podremos explicar por qué las semillas del mutante son tan grandes.

Para investigarlo utilizamos un método con un nombre casi de ciencia ficción: ensayo de BiFC. En pocas palabras, se trata de una prueba que hace “brillar” a las proteínas cuando se encuentran. Si vemos fluorescencia en nuestras muestras, significará que efectivamente hay interacción entre el gen que falta y los transportadores de azúcares.

Ahora bien, quizás te preguntes: ¿para qué sirve todo esto?

La respuesta tiene que ver con nuestra alimentación. Aunque trabajemos con una planta de laboratorio, lo que aprendamos puede aplicarse a cultivos de interés agrícola. Si descubrimos cómo controlar el tamaño de las semillas a través de la acumulación de azúcares, podríamos imaginar futuras variedades de cereales o legumbres con semillas más grandes, nutritivas y resistentes. En un mundo en el que el abastecimiento alimentario es un reto global, entender cómo las plantas deciden “llenar su despensa” no es una simple curiosidad científica, sino que puede marcar la diferencia en cómo producimos y distribuimos alimentos.

Para resumir, estudiando una diminuta planta, tratamos de descifrar un mecanismo que podría ayudarnos a cultivar un futuro con más y mejores cosechas.

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Piensa por un segundo cómo tu cuerpo reacciona al pasar por una gripe. Dolores de cabeza, secreciones nasales por doquier, fiebre…, en general, lo pasas realmente mal. Ahora imagínate por un segundo que una vez que te infectas con el virus de la gripe tú y toda tu estirpe pasaréis a ser meros contenedores a merced de la infección. A partir de ese momento el virus se habrá integrado en tu genoma y, con muy mala suerte para ti, habrá acabado en el ADN de la línea germinal. Bien, si esto te ha parecido algo mínimamente intrigante, hoy vengo a presentarte que esto es una “presunta” realidad que se vive en el mundo vegetal (por ahora solo se encuentra en fase de hipótesis).

Desde hace ya tiempo es sabido que existen “bichos” relativamente pequeños en el genoma de las plantas que tienen características que los podrían hacer pasar perfectamente por otro tipo de agentes biológicos como los virus. Estos elementos se denominan retrotransposones, y es que son capaces de producir proteínas que permiten su replicación e inserción en otros lugares, como si se tratara de infectar regiones distantes del ADN celular.

Pero, por interesante que parezca, esto no acaba ahí. En los últimos años se ha descubierto algo aún más intrigante: elementos mucho más simples que los retrotransposones, denominados retrozimas. Estos no fabrican ninguna proteína propia, pero se aprovechan de la maquinaria de los retrotransposones para copiarse y moverse por el genoma, como auténticos polizones. Lo curioso es que adoptan una forma circular muy estable y que, hasta ahora, solo se han encontrado en los tejidos reproductivos de algunas plantas, como el girasol.

De aquí nace lo más llamativo: hay indicios de que incluso podrían saltar entre especies distintas utilizando insectos polinizadores como portadores de estos elementos. Si juntamos todas estas características y hacemos un ejercicio de imaginación, se podría pensar que estamos ante una plaga silenciosa capaz de infectar, no solo individuos, sino a especies completas. Por ahora no se conocen las consecuencias que esto puede tener en el funcionamiento de los individuos, ya que estos elementos se integran muy lentamente y es posible que, por meros mecanismos evolutivos, las plantas tiendan a hacerlos desaparecer o a repeler sus efectos sobre el desarrollo de estas.

Toda esta teoría no ha salido de la nada, forma parte de lo que descubrí durante mi Trabajo de Fin de Máster en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), en Valencia. He pasado meses explorando casi 2000 genomas de plantas completos en la base de datos más grande del mundo, llamada NCBI. El resultado ha sido que encontramos cerca de 8000 de estos curiosos elementos repartidos en más de 250 especies de plantas con flores.

Puede sonar alarmante, lo he usado para mantenerte enganchado, lo reconozco. Pero en realidad, la transferencia horizontal entre plantas es un proceso muy lento y, hasta donde sabemos, ocurre sobre todo con ayuda de otros organismos, como los insectos polinizadores. Son ellos quienes, sin saberlo, actúan como mensajeros entre especies. Y aunque existen indicios de que este fenómeno es posible, todavía necesitamos muchas pruebas más para confirmarlo.

Eso sí, aquí viene lo emocionante. ¿Y si estas “plagas genómicas”’ fueran responsables de algunos de los grandes saltos en la evolución vegetal? Todavía no tenemos la respuesta, pero la historia acaba de empezar.

Y hasta aquí, muchas gracias por quedarte hasta el final. Te animo a que dejes un comentario con lo que piensas al respecto o incluso ideas/curiosidades que te hayan podido surgir durante la lectura de este artículo, quién sabe, lo mismo eres tú el que da una respuesta a las innumerables preguntas que abre este tema.

Escrito por Germán Belinchón Algarra.

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A menudo, una de las principales críticas que recibimos los biotecnólogos es que jugamos con la naturaleza, cogiendo unos genes de una especie y poniéndolos en otra, modificando y jugando con el ADN, y aunque a priori esto podría parecer muy sencillo realmente no lo es, y requiere de un largo proceso con diferentes pasos y técnicas, donde uno de grandes retos es identificar los genes, pero ¿alguna vez os habéis preguntado cómo se hace esto?

Pues bien, una de las técnicas utilizadas es la “mutagénesis insercional con T-DNA”. De primeras puede sonar muy complejo, pero la idea consiste en usar una bacteria que se encuentra de manera natural en el suelo (Agrobacterium tumefaciens) como cartero para entregar un pequeño fragmento de ADN, conocido como T-DNA, este se integra al azar y deja una marca similar a un post-it que nos indica que gen se ha interrumpido. Con la interrupción de un gen la planta cambia su comportamiento y esto nos da pistas sobre la función que realizaba el gen. Por ejemplo, si una planta con un gen marcado deja de sintetizar el color verde, quizás es porque este gen ahora interrumpido se encargaba de fabricar este color.

En el laboratorio trabajamos con plantas de tomate, porque aparte de encantarnos como queda en la ensalada también nos gusta conocer que genes tiene. Es por ello por lo que buscamos tanto genes que afecten al propio fruto como son el tamaño, dulzor y la firmeza, como aquellos que los hacen más resistentes a la sequía, exceso de salinidad, el calor etc. los cuales son tan importantes conocer en un contexto de cambio climático.

Yendo más al detalle podemos dividir la técnica en tres pasos:

– Primero, transformamos, es decir inoculamos, los tejidos jóvenes de tomate (como los cotiledónes, que son las primeras hojas que aparecen) con nuestra famosa bacteria mensajera (Agrobacterium) y esta nos marca aleatoriamente algunos genes con post-its (T-DNA)

– Después hacemos PCR (sí, la de la pandemia) para asegurarnos de que los genes están marcados.

– A continuación, sometemos a los tomates que contienen estos post-its en el ADN a diferentes condiciones, como por ejemplo a medios de cultivos con exceso de sal, para evaluar si de forma natural e individual cada planta es capaz de sobreviven a este exceso.

Y, de hecho, hasta el momento con esta técnica hemos conseguido encontrar diferentes familias de tomate que contienen genes resistentes a altas concentraciones de sal. Además, esperamos encontrar familias de tomate que tengan frutos más dulces o firmes.

¿Para que servirán todas estas familias de tomates? Pues bien, imaginad poder cultivar tomates que necesiten menos agua para crecer porque toleran mejor la sal, o poder tener tomates que consigan llegar a la mesa con mejor sabor y textura, y todo ello utilizando la variación natural que hay en los propios tomates, simplemente, eligiendo aquellas familias que podríamos decir tienen mejores características.

En resumen, podríamos decir, que conocer los genes nos permite elegir mejor las familias de tomates que cultivamos, por lo que podemos producir más alimento usando menos recursos, y sin perder calidad en lo que comemos.

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¡Hola!

¿Alguna vez os habéis preguntado cómo se defienden las plantas del ataque de virus o si se puede poner enferma una planta? Si sois curiosos y la respuesta es “sí”, quizá os interese un poquito mi TFM: resulta que las plantas cuentan con una especie de “sistema inmunitario” que les ayuda a protegerse de los virus. Este sistema consiste en reconocer una serie de patrones característicos del material genético de los virus y unir esos patrones a una especie de “detector” y “destructor” molecular que los corta cuando los reconoce.
Sabiendo esto, podría parecer que las plantas pueden vivir tranquilas, sin verse afectadas por las intentonas de los virus por infectarlas, ¿no? Pues no es así: si por algo destacan los virus, es por su capacidad de variación y adaptación, de forma que se pueden encontrar virus que son capaces de escapar al “sistema inmunitario” de las plantas, evitando el sistema “detector y destructor”. Cuando esto ocurre, el virus infecta la planta y secuestra sus sistemas celulares para poder multiplicarse. En ocasiones, esta infección puede provocar la muerte de los tejidos vegetales y, en casos extremos, incluso la de la planta entera. No obstante, como decía mi abuela, “no hay que morder la mano que te da de comer”. Así, hay virus que intentan, a través de distintas estrategias, afinar o modular la infección para seguir aprovechando la maquinaria de su huésped.

Un ejemplo podría ser el virus con el que estoy trabajando, que parece contar con una proteína que podría ser la responsable de impedir que se produzca ese fenómeno. Pero para demostrar la hipótesis, hay que hacer una serie de comprobaciones y experimentos: primero, tienes que ver si se produce el efecto deseado en presencia de esa proteína (check), luego tienes que ser capaz de detectar tu proteína para poder ver si está en las hojas de tus plantas (check, ¿¿cómo si no vas a saber si el efecto se debe a tu proteína o a Casper??), además tienes que discernir si el efecto lo genera la proteína o el ARN (si no sabéis la diferencia, es como si os dijera que si la acción de taladrar un agujero en una pared lo hiciera la taladradora (proteína) o las instrucciones para montar la taladradora (ARN)). Entonces claro, tienes que ingeniártelas para poder inhabilitar a tu proteína, pobrecita, para ver si sigue ocurriendo el efecto estudiado. Por si no fuera poco, ¿dónde trabaja la proteína? ¿Y cómo lo hace? Pues se trata de muy buenas preguntas que también estamos intentando responder. Como veis todavía no tenemos claras muchas cosas, pero eso es también algo bonito de la ciencia. Es como empezar a desenredar poco a poco una madeja de ovillo: hay que ir tirando del hilo para ver si se pueden empezar a deshacer los nudos o no.
Para ir deshaciendo nuestro enredo contamos con un montón de herramientas y técnicas que podemos aplicar: desde la generación de construcciones genéticas (generamos en el laboratorio las instrucciones genéticas que nos interese probar en la planta) hasta la detección de proteínas, pasando por la infección de la planta para introducir esas construcciones ya nombradas o la microscopía confocal, que nos permite ver con fluorescencia dónde están las proteínas que buscamos. Si algo sé de este TFM es que, aunque puede que no termine de desenredar mi madeja, sí que me voy con la cabeza llena de técnicas y cosas que no sabía antes.

¿Y qué importancia tiene este trabajo en particular? ¿Por qué se investigan estas cosas? Los virus son capaces de secuestrar la maquinaria de las células de las plantas para multiplicarse, intentando no provocar excesivos daños a su hospedador, como ya se ha comentado. De esta manera, investigar la forma en que los virus modulan la infección para conseguir esto podría ayudarnos a alcanzar una mejor comprensión de la interacción entre virus y plantas, además de establecer y desarrollar estrategias para retrasar la muerte de estas últimas, lo cual es interesante desde el punto de vista de la agricultura e incluso la biotecnología.
En conclusión, las plantas pueden ser infectadas y mostrar síntomas de enfermedad y, aunque tengan medidas para prevenirlo e incluso solucionarlo, también sabemos que hay virus capaces de sobreponerse a estas barreras de las plantas, así como de modular sus efectos para poder propagarse. Así que, corra sangre, savia u horchata por nuestras venas, parece ser las plantas y nosotros somos más parecidos de lo que cabría esperar.

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