Un grupo de investigadores logra transformar una planta de crecimiento anual en una planta perenne rudimentaria mediante la desactivación de solamente dos genes.
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Algunas plantas perennes, como pueda ser un árbol o un arbusto, viven de un año para otro hasta agotar su ciclo vital o morir por otras causas. Otras plantas perennes disponen de bulbos o tubérculos que les permitan sobrevivir al invierno. Las plantas anuales por el contrario viven sólo una temporada durante la cual gastan todas sus reservas de energía en reproducirse rápidamente y en producir muchas semillas. En invierno simplemente dejan de existir mientras sus semillas esperan. Con esta estrategia se ahorran el gasto de energía que supone mantener tejidos permanentes durante todo el año, sobre todo en los duros meses invernales. Las semillas garantizan que cuando al año siguiente lleguen tiempos propicios una nueva planta brotará y el ciclo comenzará de nuevo. Además, estas semillas, gracias a sus reservas de energía, germinan y crecen rápido para así ser más competitivas.
Gracias a esta estrategia los humanos podemos disfrutar de los cereales, plantas gramíneas anuales que empezamos a domesticar y seleccionar genéticamente hace más de 10.000 años (hicimos lo mismo con las legumbres). Así que al fin y al cabo el origen de la civilización se dio en parte gracias a simples hierbas cuyas semillas se podían almacenar fácilmente. Es interesante notar aquí, a modo de paréntesis, que las hierbas (que son plantas con flores) surgieron y proliferaron en el Cenozoico, después de la extinción del Cretácico (Mesozoico). Por tanto, los dinosaurios nunca pastaron, o tan siquiera pasearon, sobre praderas cubiertas de verde hierba. Las hierbas permitieron además la aparición de rumiantes y otros ramoneadores, que más tarde fueron la carne, la leche y la fuerza de tiro que emplearon los seres humanos para levantar esa civilización.
Pero, ¿que hace que las plantas anuales sean como son en lugar de perennes? ¿Se necesitan muchos cambios genéticos para este otro papel?
Las plantas perennes tienen estrategias de supervivencia más evolucionadas para condiciones difíciles y algunas crean estructuras y tejidos especializados como bulbos, tubérculos o rizomas a la hora de almacenar recursos para los tiempos de escasez (el invierno) y poder rebrotar de nuevo. Estas estructuras contienen grupos de células que no están todavía especializadas, pero que más tarde pueden convertirse en cualquier otro tejido (tallo, hojas, etc.) que se necesite.
Por otro lado, las plantas anuales consumen todas las células no especializadas en el desarrollo de las flores. Por tanto la aparición de las flores en éstas define el propio final del organismo que las produce. Estas plantas son capaces de sentir la duración de los días que marcan las estaciones. Cuando llegan los días largos de la primavera envían una señal desde las hojas a los ápices terminales para activar unos pocos genes que inducen la floración.
Investigadores del Instituto Flamenco de Biotecnología (VIB) han estudiado dos de estos genes, desactivándolos en la planta anual Arabidopsis thaliana (A. thaliana es junto a la mosca de la fruta, la bacteria E. coli o al nematodo C. elegans el típico organismo utilizado en los laboratorios de Genética).
Encontraron que o bien la planta mutante no podía inducir la floración, pero podía continuar creciendo de forma vegetativa, o bien florecía mucho más tarde. Los cultivos modificados de esta manera no usaban su reserva de células no especializadas, esto les permitía ser perennes y continuar creciendo por un periodo de tiempo mucho mayor del normal. Al igual que las plantas perennes anuales estas plantas muestran un crecimiento secundario con la formación de tejidos leñosos, creándose una versión arbustiva de Arabidopsis.
Los especialistas han estado fascinados durante mucho tiempo por el paso evolutivo entre las estructuras herbáceas y leñosas. Este estudio muestra que los dos genes estudiados están implicados en el proceso. Esto ha sucedido probablemente a lo largo de la evolución de las plantas e incluso no es inconcebible que se haya dado de manera independiente en múltiples ocasiones.
Fuentes y referencias:
Nota en el Instituto Flamenco de Biotecnología. [1]
Nota en Eureka Alert. [2]
Foto: Arabidopsis thaliana (Uniprot).