Marcas de agua
Un equipo de investigadores de Exactas-UBA desentrañó un mecanismo que utiliza la planta de tomate para responder a condiciones de estrés hídrico. El hallazgo constituye un paso importante en la comprensión del proceso adaptativo de estos vegetales y posibilitará en el futuro el desarrollo de cultivos comerciales con mayor tolerancia a la sequía
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Hace unos 470 millones de años, ocurría uno de los eventos más importantes en la historia de la evolución de nuestro planeta: las plantas –que hasta entonces vivían en el agua- comenzaban a colonizar la tierra firme.
Ese hecho cambió el clima, alteró los suelos y la atmósfera, y posibilitó que la vida pluricelular evolucione y colonice todo nuestro mundo.
Aquel “comienzo” fue una empresa difícil. Sólo pudieron llevarla a cabo aquellas especies vegetales que lograron desarrollar mecanismos de supervivencia en el nuevo hábitat. En aquel medio inhóspito, resolver el problema de la disponibilidad de agua fue una cuestión crucial.
Aun hoy -tras millones de años de evolución- el agua constituye el principal factor limitante del crecimiento de las plantas en la tierra. No obstante, todo ese tiempo no pasó en vano. Porque, actualmente, las células de muchas especies vegetales poseen diferentes mecanismos para tolerar el déficit hídrico. Uno de ellos es la proteína Asr, que otorga resistencia a la sequía.
Se ha visto que, en situaciones de estrés hídrico, aumenta la cantidad de ASR en las células y que ello hace que la planta tolere mejor esa condición. De hecho, se han creado plantas de arroz y maíz transgénicas (a las que se les introdujo el gen ASR, que hace que se produzca dicha proteína) y se ha comprobado que esos vegetales modificados genéticamente son más resistentes a la falta de agua.
No obstante, todavía se sabe muy poco acerca de los mecanismos moleculares que disparan la producción de ASR en la célula vegetal.
Ahora, un estudio efectuado por un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (Exactas-UBA), que será publicado en la revista científica Epigenetics, echa luz sobre el asunto.
ADN marcado
Todas las células de un organismo tienen los mismos genes. Pero no todos los genes están activos en una célula. Por ejemplo, todas las células de nuestro cuerpo poseen el gen de la insulina, pero esta hormona sólo se produce en el páncreas.
Que un gen se exprese o no en un determinado tipo celular depende de varios factores. Uno de ellos es un proceso denominado metilación, que consiste en el agregado de un grupo metilo (tres átomos de hidrógeno unidos a un átomo de carbono) en ciertos lugares del ADN.
Norberto Iusem y Rodrigo González.
Se sabe que estas “marcas” químicas influyen en la expresión de los genes, ya sea silenciándolos o, por el contrario, exacerbando su actividad. Es decir, la metilación afecta la cantidad de proteína que se va a producir (mucho, poco o nada), pero no altera la secuencia de bases del ADN (la información genética). Por eso se dice que es un fenómeno epigenético (por encima –o más allá- de los genes).
Para determinar si existe alguna relación entre las marcas epigenéticas y la adaptación de las plantas a la sequía, los investigadores de Exactas-UBA midieron el estado de metilación del gen ASR en plantas de tomate que se encontraban adecuadamente hidratadas y en otras que estaban bajo condiciones de estrés por falta de agua. Y compararon.
“Comprobamos que una proporción significativa de las marcas que se detectan cuando la planta se encuentra en condiciones normales, se pierde cuando ésta es sometida a condiciones de estrés”, revela Norberto Iusem, profesor de Exactas-UBA e investigador del CONICET en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIByNE).
Los investigadores también evaluaron el estado de metilación de las histonas (proteínas que están asociadas al ADN) situadas en las proximidades del gen ASR: “Estudiamos tres marcas y hallamos que una de ellas, que habitualmente está asociada a la represión del gen, se pierde 30 minutos después de exponer a la planta a estrés hídrico”, comenta Rodrigo González, otro de los autores del estudio.
En definitiva, según los investigadores “el estrés provocaría la desmetilación del gen ASR y ello conduciría al aumento de su expresión”.
“La particularidad de este trabajo es que el análisis lo hicimos sobre la raíz de la planta, sobre la cual hay muy pocos estudios epigenéticos. Y esto es de gran importancia, porque la raíz es el órgano por el cual la planta sensa primariamente la falta de agua que hay en la tierra”, señala Iusem.
Herencia marcada
A diferencia de los cambios en los genes, que requieren de muchas generaciones y, en consecuencia, de mucho tiempo, los cambios epigenéticos suceden rápidamente y, por lo tanto, permiten adaptarse con rapidez a un entorno desfavorable.
Así, si estos cambios epigenéticos fueran heredables las plantas “hijas” nacerían con la tolerancia al estrés hídrico.
“Hay algunos indicios, en animales y en plantas, de que los cambios de metilación que se traducen en una mayor o menor expresión genética pueden pasar a la generación siguiente”, explica Iusem. “Si eso se confirma, sería una novedad conceptual y una prueba de que las condiciones ambientales podrían moldear la evolución, lo cual es una idea que tiene poca llegada a la comunidad científica porque se la ve como lamarckiana (NdR: En 1809 Lamarck postuló que los caracteres adquiridos se heredaban). Nosotros no lo hemos probado todavía, pero es una idea que tenemos para futuros trabajos”, anuncia Iusem.
Entretanto, González opina sobre los resultados del estudio: “Yo creo que esto es bastante importante, en principio porque en el país hay grandes zonas que son poco aptas para la agricultura justamente porque tienen un régimen de lluvias insuficiente. Dilucidar los mecanismos por los cuales las plantas pueden tolerar mejor estas condiciones permitiría en un futuro el desarrollo de cultivos comerciales con mayor tolerancia a la sequía y por lo tanto podría aumentar la productividad de esas tierras que hoy están desaprovechadas”.
