NeoFronteras

Plantas manipuladas para incorporar genes de hongos son diez veces más brillantes que en casos anteriores.

Imagínese rodeado por plantas que emiten luz como en la película Avatar. Suena bonito, ¿verdad? Pero esta idea es absurda desde un punto de vista evolutivo, pues significaría un derroche de energía para una planta. Así que en la Naturaleza no hay plantas que emitan luz. Aunque sí haya hongos que lo hagan y, por su puesto, algunos animales como las luciérnagas.

Por tanto, si queremos plantas que emitan luz, habrá que modificarlas genéticamente. Hace unos pocos años surgió una iniciativa crowdfunding para crear plantas modificadas que emitieran luz con el objetivo de ponerlas a la venta.

A los científicos del campo les pareció algo superfluo y frívolo, por lo que denunciaron el proyecto. Es de suponer que no querían que les salpicara la mala prensa de la «modificación genética», algo que a la gente no le gusta, sobre todo si se lo tienen que comer. Al final el proyecto se fue al traste entre la decepción de algunos inversores.

Ahora, un grupo de 27 científicos ha anunciado la posibilidad de que las plantas emitan su propia luz como nunca antes se había hecho. Ya tienen algunos ejemplares de plantas bioluminiscentes obtenidas por manipulación genética que son mucho más luminosas que en intentos anteriores.

La clave del éxito ha consistido en darse cuenta de que la ruta metabólica de los hongos para producir luz se podía adaptar fácilmente a las plantas. Así que usaron los genes de ciertos hongos bioluminiscentes y los insertaron en plantas. No se necesitan sustancias químicas especiales, como sucede en las luciérnagas y las plantas obtenidas emiten luz durante todo su ciclo vital, desde que nacen hasta que se mueren. La luz que emanan es de un agradable verde.

La idea es observar el funcionamiento de las plantas de una mejor manera usando esta bioluminiscencia. Además se podrían usar para propósitos estéticos y ornamentales. Aunque el propósito de usar árboles para iluminar las calles sería fantástico, posiblemente no sea posible.

El proyecto ha sido liderado por Karen Sarkisyan e Ilia Yampolsky y forma parte de una colaboración entre la startup rusa Planta, la Academia Rusa de Ciencias, el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria y el instituto MRC de Ciencias Médicas de Londres.

Según los autores, las plantas obtenidas emiten miles de millones de fotones por minuto. Aunque esto es casi obligatorio si queremos que lo capte el ojo humano sin dificultad.

Keith Wood, jefe de Light Bio, que ayudó a crear la primer planta bioluminiscente a partir de genes de la luciérnaga, reconoce que estas plantas de ahora producen mucha más luz que aquella de hace 30 años. Light Bio es una nueva compañía que también pretende comercializar plantas luminosas con fines ornamentales gracias a su colaboración con Planta.

Diseñar una nueva cualidad biológica es mucho más complicado que mover unos genes de acá para allá. Como las piezas de un reloj mecánico, las nuevas partes que se añadan tienen que encajar con las piezas que ya hay. En este caso, lo expresado por los nuevos genes tiene que integrarse metabólicamente con el resto.

El problema es que no se sabía muy bien cómo son los detalles metabólicos de la bioluminiscencia en los organismos en los que se da el fenómeno. Sólo se conoce al completo el caso para alguna bacteria, pero las rutas metabólicas de las bacterias no funcionan bien en organismos complejos como las plantas.

Hace un año se logró descubrir cómo funcionaba la luminiscencia en los hongos, que son seres muchos más complejos que las bacterias al ser eucariotas multicelualres. Así que estos investigadores se propusieron adaptar esta bioluminiscencia de los hongos a plantas y descubrieron que se prestaba muy bien. Esto permite que estas plantas emitan diez veces más luz que en intentos anteriores, hacerlo de forma continua y que la planta no se vea afectada. La emisión de luz puede ser captada por cámaras normales e incluso por smarphones.

Aunque los hongos no están emparentados con las plantas, sus centros de emisión de luz consisten en una molécula orgánica (ácido cafeico) que las plantas usan para construir sus paredes celulares. El ácido cafeico, pese a su similitud fonética, no está relacionado con la cafeína.

El ácido cafeico produce luz gracias a un ciclo metabólico en el que están implicadas cuatro enzimas. Dos de estas convierten el ácido cafeico en el precursor luminiscente que entonces es oxidado por una tercera enzima para producir un fotón. La cuarta enzima reconvierte la molécula oxidada otra vez en ácido cafeico para que el ciclo vuelva a comenzar.

Como el ácido cafeico es usado por las plantas como elemento para sintetizar la lignina que da rigidez a las paredes celulósicas de las células de las plantas, es un componente esencial del metabolismo de la planta. Además, el ácido cafeico es usado por las plantas como precursor de fragancias, antioxidantes, pigmentos de color, etc.

Lo interesante desde el punto de vista científico es que la emisión de luz de estas plantas es un buen indicador metabólico interno. Puede, por ejemplo, revelar el estado fisiológico de la planta en respuesta al ambiente. Así, por ejemplo, la emisión de luz disminuye fuertemente cuando la piel de un plátano maduro es situada cerca de la planta, debido a la emisión de etileno. Las partes más jóvenes de la planta emiten más luz que las maduras y las flores son especialmente brillantes. Frecuentemente, se observan patrones ondulatorios que revelan los comportamientos activos de los tejidos de la planta y que normalmente pasan desapercibidos.

Los autores del estudio han usado plantas de tabaco para mostrar sus resultados en el artículo porque es simple genéticamente, de hecho esta es la razón por la que se usa como modelo vegetal en muchos laboratorios. Además, estas plantas crecen rápido.

Sin embargo, en Planta ya han demostrado la posibilidad de hacer lo mismo en petunias, rosas o hierba doncella. Esperan conseguir plantas aún más brillantes y que estas cambien de color o brillo en respuesta a la presencia de personas a su alrededor.

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Fuentes y referencias:
Artículo original 1.
Artículo original 2.
Vídeo
Fotos: Planta.