Cuando hablamos del microbioma, la mayoría de nosotros pensamos en los billones de microorganismos que viven en nuestros cuerpos y respaldan todo, desde la digestión hasta la salud mental. Pero también hay todo un mundo de microbios en las plantas y dentro de ellas. Y está empezando a surgir evidencia de que estos residentes secretos desempeñan un papel clave en mantener saludables las plantas, en parte ayudando a sus sistemas inmunológicos a determinar qué bacterias atacar y cuáles ignorar.
En un nuevo estudio, los científicos descubrieron que las alteraciones en la comunidad de microbios que viven dentro de las hojas de la planta modelo Arabidopsis pueden comprometer la capacidad de la planta para distinguir “visitantes” inofensivos de los dañinos, volviendo efectivamente el arsenal de defensa de la planta contra sí misma.
Según Sheng Yang He, profesor de biología en la Universidad de Duke y autor principal del estudio publicado en la revista Nature Plants, los hallazgos podrían conducir en última instancia a nuevas formas de proteger nuestro suministro de alimentos, informa R.A. Smith en un comunicado universitario.
De hecho, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación estima que los patógenos de los cultivos le cuestan a la economía mundial aproximadamente 220 mil millones de dólares al año.
Durante el estudio, He y sus colegas, incluido el autor principal Yu Ti Cheng, becario postdoctoral en su laboratorio, buscaban genes implicados en el mantenimiento del equilibrio del microbioma de la planta cuando notaron algo extraño. Descubrieron que las plantas con una mutación en el gen TIP1 tenían un exceso de bacterias inofensivas dentro de sus hojas. Pero estas plantas tenían otros síntomas desconcertantes. En primer lugar, eran pequeños y atrofiados en comparación con sus hermanos. Y tenían manchas necróticas y muertas en las hojas que suelen aparecer cuando las plantas luchan contra una infección, aunque no había bacterias “malas” presentes.
Cheng reconoció estos síntomas como signos de un mal funcionamiento del sistema inmunológico, donde las defensas de la planta se activan incluso en ausencia de una amenaza real, atacando el tejido sano en lugar de protegerlo. Los investigadores descubrieron que las células vegetales que portaban la mutación tip1 tenían varios genes de defensa activados incluso cuando no fueron atacadas, una señal de que sus sistemas inmunológicos estaban trabajando a toda marcha.
“Las plantas todavía pueden protegerse. Simplemente perdieron la capacidad de distinguir entre amigos y enemigos microbianos. Cuando este proceso se interrumpe, las bacterias que antes eran “buenas” pueden hacer que el sistema inmunológico reaccione exageradamente, lo que lleva a resultados contraproducentes. El dueño se confunde con el enemigo”, dijo Cheng.
Al principio, los investigadores no estaban seguros de qué era exactamente la causa del mal funcionamiento del sistema inmunológico de las plantas. Pero se preguntaron si un desequilibrio en el microbioma de la hoja podría ser parte de la respuesta. Para probar esta idea, cultivaron plántulas de Arabidopsis con y sin microorganismos, utilizando un sistema de crecimiento libre de gérmenes desarrollado en el laboratorio de He.
Cuando las plantas mutantes tip1 se cultivaron sin microorganismos, sus misteriosos problemas autoinmunes prácticamente desaparecieron.
“Fue un momento eureka”, dicen los investigadores. Los problemas de salud que surgen cuando el microbioma del cuerpo está desequilibrado han sido bien estudiados en humanos. Por ejemplo, los cambios en la comunidad microbiana de nuestro intestino están asociados con enfermedades autoinmunes como la enfermedad de Crohn, la diabetes tipo 1 y la esclerosis múltiple.
Sin embargo, los nuevos hallazgos, junto con dos estudios previos del laboratorio de He publicados en 2020 y 2023, representan la primera vez que se demuestra un vínculo entre un microbioma desequilibrado y la autoinmunidad en plantas, dijo Cheng.
El mecanismo molecular subyacente a esta conexión aún no está claro. El gen TIP1 codifica una enzima S-aciltransferasa cuyo código genético se ha mantenido prácticamente sin cambios a medida que nuevas especies se separaron de las antiguas en el árbol de la vida, lo que significa que puede desempeñar un papel en el mantenimiento del equilibrio del microbioma en otras especies.
En el siguiente paso, los investigadores intentarán determinar la molécula o sustancia a la que se une la enzima S-aciltransferasa y cómo funciona.
Los científicos planean ofrecer eventualmente un camino para crear prebióticos que mantengan o restablezcan el microbioma para “ayudar a las plantas a mantener un mejor equilibrio” y reducir las pérdidas de cultivos alimentarios causadas por patógenos. “Cuanto más conocimiento tengamos, más herramientas podremos utilizar”, concluyó Cheng.
Fuente: Universidad de Duke Autor: R.A. Herrero.
