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lunes, 30 de septiembre de 2013

¿Es nuestro planeta la Pandora de Avatar?

En la película de James Cameron, los científicos se sorprenden al descubrir como toda la vegetación de Pandora está interconectada por sus raíces, mediante reacciones electroquímicas semejantes a las de las neuronas. No menos fascinante y evocador es conocer el mundo de las micorrizas.

Las micorrizas son hongos que forman una asociación simbiótica con las raíces de las plantas. Entre ellas, las denominadas micorrizas arbusculares, son las  mayoritarias.  Como tal tipo de asociación, ambos miembros obtienen beneficios; la planta mejora su nutrición, al aportarle el hongo nutrientes minerales (principalmente fósforo y nitrógeno) y agua y el hongo consigue compuestos carbonatados suministrados por la planta.  Pero esto es sólo una visión simplista.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:485px-Arbuscular_mycorrhiza_cross-section-es.jpg

 Esta unión es muy antigua, tanto como las plantas terrestres. Las evidencias fósiles y los estudios moleculares demuestran que las primeras briofitas (plantas terrestres sin tejidos vasculares, ni verdaderas raíces) , que aparecieron a principios del Devónico, hace 400 millones de años, poseían asociaciones semejantes a las micorrizas   arbusculares. Las primeras plantas con raíces se sitúan en el Devónico medio, hace 385 millones de años, y en ellas también existen  evidencias de la simbiosis. Una posible hipótesis es que las raíces evolucionaron gradualmente desde rizomas, para proveer a las micorrizas un hábitat más favorable.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arbuscular_mycorrhiza_microscope.jpg

Es, por otra parte, una simbiosis universal y ubicua. Del 80% al 90% de las plantas terrestres, incluyendo especies de cultivo agrícola, son capaces de establecerla. La promiscuidad es una de sus características.  Los hongos pueden asociarse con diversas plantas, sin importarles la especie,  formando redes subterráneas gigantescas (son la parte vegetativa del hongo, las hifas, cuyo conjunto forma el micelio), conocidas como redes de micelio comunes, nada que envidiar a Pandora. La masa de los hongos micorrícicos en nuestro planeta se estima entre  1 y 3*10¹º  toneladas, lo que supone entre 1.4 y 4 toneladas por persona. En algunos bosques los hongos pueden  proveer a las plantas de un 80% de sus necesidades de nitrógeno y de un 90% de sus necesidades de fósforo. Pero estas redes no funcionan como meras transportadoras de agua y nutrientes, sino también como redes de información. Investigaciones realizadas, han demostrado que las plantas pueden recibir información química que las prepare para resistir mejor el ataque de plagas o enfermedades a través de ellas.

Además, toda planta micorrizada puede responder ante un estrés ambiental biótico o abiótico de una manera más rápida y eficiente, es el fenómeno denominado priming. Este estado fisiológico de la planta, puede ser inducido por un ataque de patógenos necróticos, por tratamientos con productos naturales o sintéticos y por la asociación de las raíces con organismos beneficiosos, como es este el caso. La planta consigue de esta forma, sin un elevado coste energético, potenciar sus respuestas defensivas.



Por último, no querría dejar de hablar de la glomalina. La glomalina es una proteína producida por los hongos micorrícicos arbusculares. Actúa a modo de coraza de sus hifas, posiblemente para darles una mayor dureza y protección, lo que les permite salvar los espacios de aire entre partículas del suelo y defenderse de posibles daños ambientales y biológicos. La glomalina es liberada al suelo cuando las hifas dejan de realizar su labor transportadora de nutrientes y así comienza toda una seríe de sucesos beneficiosos para él. Mejora su estructura, al facilitar la estabilidad de sus agregados, se ha determinado como uno de los componenetes mayoritarios de la materia orgánica,   con las consiguientes implicaciónes que ello supone en cuanto a la mejora de su fertilidad, e incluso para la reducción de gases de efecto invernadero. Aumenta la cantidad de carbono almacenado, este forma parte de su  composición y puede llegar a representar el  27% del carbono del suelo. Los elementos tóxicos , como los metales pesados, pueden quedar secuestrados, disminuyendo así su efecto contaminante ... Es pues un preciado regalo de los hongos para el suelo.

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 Pilar Troncho Fabregat


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jueves, 26 de septiembre de 2013

LAS PLANTAS TAMBIÉN SON PARA EL INVIERNO.

Las plantas tienen mecanismos para resistir el frío, y nosotros podemos aprovecharlos.
El año pasado, más o menos por estas fechas, estaba yo a punto de presentar mi proyecto de final de carrera, básicamente un resumen de todos los resultados que había ido obteniendo de mi trabajo en el laboratorio y su interpretación. Por fin, después de 5 años, estaba a punto de ser licenciada... o sobre cualificada para la mitad de los trabajos ofrecidos en España, que ahora está muy de moda que te digan eso. En fin. Mis padres, por supuesto, no quisieron perderse tal momento: “Después del dinero que hemos pagado y de aguantarte lo histérica que te pones en exámenes… que esa licenciatura la hemos sacado a medias tú y yo”, “Pero mamá, si hay muchas cosas que no vais a entender”, “Da igual, soy tu madre y voy a estar ahí”. Al final les hice una pequeña explicación, porque pensé que en realidad era un trabajo interesante y merecía la pena que lo entendieran.
El trabajo en cuestión era sobre cómo las plantas resisten al frío. Pues no es tan interesante, diréis. Pues según se mire. Es que parece que hoy en día si no vas a salvar al mundo del cáncer, el Alzheimer o el SIDA lo que investigas no es importante ni le interesa a nadie. Y si trabajas en plantas, claro, es porque no te dio la nota para más. Nada más lejos. En primer lugar, trabajar con plantas es fascinante (se fabrican su propio alimento utilizando energía solar, pueden responder a gran cantidad de problemas sin moverse de su sitio, pueden generar una planta completamente nueva a partir de un trocito de hoja o tallo…). En segundo lugar, creo que es bastante importante trabajar con ellas e investigar cómo funcionan, sobre todo porque son la base de nuestra alimentación. Como sabéis, vivimos una época de cambio climático: sequías, inundaciones, temperaturas más altas o bajas de lo habitual, grandes cambios de temperatura en un mismo día… Además, los terrenos son cada vez menos fértiles, y no podemos seguir talando bosques y selvas para ganar nuevos terrenos. Y encima la población mundial sigue aumentando. La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura) estima que en 2050 la población será un 34% mayor que ahora, y que para poder alimentarla habrá que aumentar un 70% la producción. Así que comprender cómo hacen las plantas para obtener más grano, frutos más grandes, o cómo hacen para sobrevivir a la sequía o al frío es necesario para poder prepararnos ante la que se nos viene encima. O así lo veo yo. Y por eso hice mi trabajo sobre la resistencia de las plantas al frío.
En la imagen podéis ver el efecto del frío en el crecimiento de una planta. El principal peligro en nuestra zona, donde las temperaturas no son tan bajas realmente, no es que las plantas crezcan peor y acaben muriéndose, sino que venga una ola de frío justo en el momento de floración de los árboles o en el momento de germinación de las semillas que plantamos.

 En mi trabajo investigaba un gen, llamado CRIO5, que pensábamos que podía estar implicado en la respuesta de las plantas al frío. ¿Por qué este gen y no otro? Lo primero que hicimos fue obtener una lista de genes candidatos a estar implicados en la resistencia a frío. Para esto lo que hacemos normalmente es un tipo de experimento que llamamos rastreo. Ahora os lo explico.
Todas las células tienen genes activos y genes inactivos; una serie de técnicas nos permiten extraer y copiar sólo los que están activos. Una vez copiados, los introducimos en levaduras (exacto, las mismas que hacen el pan y la cerveza). ¿Y esto por qué lo hacemos? Como sabéis, los organismos más complejos (como los humanos y las plantas) derivamos, por evolución, de los organismos más sencillos (como la levadura), así que asumimos que los mecanismos básicos para resistir ciertas condiciones ambientales (como el frío) son muy parecidos, y por eso los genes de plantas pueden funcionar dentro de las levaduras. El rastreo consiste en cultivar estas levaduras en frío, cada una de ellas con un gen de la planta distinto. Utilizamos temperaturas a las que habitualmente las levaduras se mueren, por lo que si vemos alguna que ha sobrevivido, posiblemente es debido al gen ese que le habíamos metido. La levadura que tenía dentro el gen CRIO5, y algunas otras más, sobrevivieron, y así obtuvimos nuestra lista de candidatos. Luego pasamos a estudiarlos uno por uno.
Nuestro gen contenía información para fabricar una proteína. Estudiamos los aminoácidos que formaban esta proteína y el orden en el que estaban unidos, y vimos que formaban una estructura muy típica con una función muy importante: marcar a otras proteínas de la célula que ya están viejas o que están defectuosas para ser destruidas. Cuando hace frío, muchas proteínas acaban dañadas, así que pensamos que era posible que nuestro gen se activara sólo en condiciones de bajas temperaturas para marcar estas proteínas y que fueran eliminadas. De esta manera, al no acumular componentes defectuosos en sus células, las plantas podrían resistir mejor al frío. Para ver si estábamos en lo cierto y merecía la pena seguir investigando en esta dirección, comprobamos que las plantas a las que les falta este gen (porque se lo hemos eliminado) no podían crecer tan bien a bajas temperaturas, como podéis ver en la imagen, donde la parte de arriba son plantas normales, y la parte de abajo son plantas sin CRIO5.
  
 Esta investigación ha de continuar, para que con toda la información que obtengamos seamos capaces de generar plantas que puedan aguantar temperaturas que normalmente no podrían, y además conseguir que produzcan alimentos. Aunque eso no sé cuándo será, ya que esta sociedad en la que vivimos sigue rechazando las plantas transgénicas por sistema, sin realmente plantearse los beneficios que pueden aportarnos ni darse cuenta de que no son alimentos tan peligrosos como nos han querido hacer creer. Pero esto es tema para otro post ;)       

Cristina Marí Carmona.
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