La vida está llena de decisiones: ¿ahorrar o gastar? ¿dormir o hacer ejercicio? ¿luchar o huir?
Las plantas también se enfrentan a disyuntivas, a veces con consecuencias de vida o muerte. Como todas las criaturas vivientes, las plantas tienen recursos limitados para realizar tareas clave como crecer y luchar contra los enemigos. ¿Realizar una tarea interfiere con la capacidad de las plantas para realizar otras? No necesariamente, según Anna Block , bióloga molecular investigadora del Centro de Entomología Médica, Agrícola y Veterinaria , en Gainesville, Florida. Su investigación está arrojando luz sobre algunas de las preguntas más fundamentales sobre cómo funcionan las plantas y equilibran sus necesidades metabólicas y, al hacerlo, también puede ayudar a producir plantas más fuertes, mejor equipadas para soportar una multitud de tensiones.
Al analizar la llamada “disyuntiva entre crecimiento y defensa”, Block dijo: “Durante bastante tiempo ha existido en la comunidad científica la idea de que los recursos limitados de que disponen las plantas pueden hacer necesaria la activación y desactivación de la producción de compuestos de defensa”. Específicamente, en el caso de las defensas que Block estudió, el maíz produce un compuesto químico llamado farnesil difosfato, un llamado “compuesto precursor” que la planta luego convierte en zealexinas , otro tipo de compuesto que utiliza para combatir patógenos. El problema, sin embargo, es que el farnesil difosfato también es un compuesto precursor de otros químicos que las plantas de maíz utilizan para crecer. Por lo tanto, “puede haber efectos negativos si aumentamos la resistencia [a los patógenos] al aumentar la producción de estos compuestos”, dijo Block. “Podría haber disminuciones en el crecimiento y en el rendimiento, lo que obviamente no es algo que los agricultores quieran”. El farnesil difosfato utilizado para un propósito –defensa– significaba menos disponible para el crecimiento; o eso parecía.
La historia se complicó cuando Block y un equipo de colaboradores comenzaron a explorar cómo las plantas manejaban la aparente disyuntiva. El maíz tiene tres genes diferentes que codifican enzimas que producen farnesil difosfato; el hecho de que haya múltiples genes distintos involucrados sugirió a los investigadores que podría haber diferencias en los usos del compuesto resultante de cada enzima. Utilizando la tecnología de edición genética CRISPR/Cas9 que se ha convertido en una potente herramienta de la biología, crearon plantas mutantes que carecían de uno u otro de estos tres genes.
Los resultados confirmaron sus sospechas: dependiendo del gen eliminado, la planta resultante podría tener cambios muy diferentes en su funcionamiento, mostrando un crecimiento atrofiado, decoloración u otras irregularidades. Lo que era malo para las plantas experimentales era bueno para el conocimiento sobre ellas como grupo: Block se dio cuenta de que, como el uso del compuesto precursor estaba controlado, las plantas no necesariamente se enfrentaban a la disyuntiva que podría sospecharse. Asignar más energía o recursos a la producción de farnesil difosfato para la defensa no significaba necesariamente menos para el crecimiento, porque la planta estaba produciendo el compuesto de diferentes maneras para esos distintos fines; robar a Peter no aumentó, en este caso, el pago a Paul.
Las implicaciones de este hallazgo son significativas, tanto para el maíz como para otros cultivos. “Si estamos tratando de producir variedades de cultivos que tengan niveles más altos de estos compuestos para la defensa, una de las preocupaciones iniciales era que al aumentarlos, se podría tener un efecto negativo en el crecimiento”, dijo Block. “Creo que mi trabajo muestra que para estos compuestos en particular, eso puede no ser realmente un gran problema, porque el flujo metabólico ha sido separado por la planta durante la evolución, por lo que nos da el alcance para poder aumentar estos compuestos sin afectar negativamente al crecimiento”. El resultado podría ser un maíz más robusto en múltiples formas: mejor para combatir patógenos, pero también más grande y con mejor rendimiento.
Aunque Block se centra en el maíz, un cultivo básico, también puede resultar prometedor para otras plantas. “Este mecanismo de duplicación y funcionalización de genes probablemente esté bastante extendido en diferentes vías”, afirmó. “Probablemente se podría trasladar parte de la información obtenida a otros cultivos, como el arroz y algunas de las otras gramíneas que tienen vías de compuestos de defensa similares”.
Ese conocimiento podría resultar particularmente importante a medida que aumentan las tensiones climáticas y el maíz y otras plantas se enfrentan a lo que Block llama “situaciones de estrés combinatorio”: los desafíos simultáneos de cosas como inundaciones, olas de calor y altos niveles de CO2 atmosférico . Block dijo que podría ayudar a responder preguntas como: “¿Cómo se adapta la planta y cómo podemos ayudarla a adaptarse mejor a estas nuevas tensiones?”
En definitiva, dijo Block, “Todos los factores siempre se entrecruzan entre sí, las tensiones, el crecimiento y la producción de compuestos, y cuán efectivos son, por lo que es ese tipo de equilibrio lo que estamos buscando”. – Por Kathryn Markham, Oficina de Comunicaciones del ARS
