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Descubrimiento permitiría que plantas genéticamente modificadas limpien suelos radioactivos


Científicos de Japón han descubierto como modificar genéticamente ciertos transportadores de las células vegetales, para lograr que absorban el Cesio-137 (un contaminante radioactivo del suelo) de manera independiente al transporte de potasio.

Debido a que ambos elementos (cesio y potasio) tienden a moverse paralelamente en los transportadores convencionales, esto presentaría un problema para el nivel del potasio en suelo o la planta. Con el nuevo enfoque que logra evitar este problema, se abre la posibilidad de nuevas plantas transgénicas con alta capacidad de limpiar suelos radioactivos.

Iwate University /.- Los accidentes históricos de las centrales nucleares, como Chernobyl o Fukushima, liberaron toneladas de cesio radiactivo al medio ambiente. En consecuencia, el cesio radiactivo llegó a la tierra circundante, al río, a las plantas y al alimento de animales, y finalmente a nuestro ciclo alimentario y ecosistema. Lo más perjudicial es su vida media, ya que el Cesio-137 tiene una vida media de unos 30 años. Por lo tanto, va a ser un grave problema agrícola, económico y sanitario durante mucho tiempo si no se toman medidas eficaces.

Los biólogos de plantas utilizan la técnica llamada fitorremediación para utilizar plantas para que tome los componentes tóxicos del suelo o haga que las plantas de cultivo sean resistentes a ese suelo contaminado (y pueden modificarlas genéticamente pata potenciar esta capacidad de «dexintoxicación» de suelos). A lo largo de los años, los científicos han tratado de encontrar transportadores de cesio en las plantas y, hasta ahora, han dado con varios transportadores de potasio.

No es de extrañar si se piensa en la química básica y la tabla periódica de los elementos que aprendimos en el instituto: el cesio (Cs) reside en el mismo grupo que el potasio (K), pero el potasio es abundante en el suelo e importante para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Por ello, manipular el transportador de potasio para regular la captación de cesio causaría problemas en el crecimiento de las plantas en general. En contraste con el potasio, el cesio no es abundante en el suelo y es tóxico para las plantas. Por tanto, la idea de encontrar un transportador de cesio independiente del potasio, que transporte el cesio sin afectar (reducir) los niveles de potasio en el suelo, es una idea largamente esperada.

Recientemente, el grupo del Dr. Abidur Rahman, biólogo de plantas de la Universidad de Iwate (Japón), en colaboración con el Dr. Keitaro Tanoi, de la Universidad de Tokio, y el Dr. Takashi Akihiro, de la Universidad de Shimane, ha descubierto dos transportadores de cesio independientes del potasio, que captan el cesio dentro de la planta sin afectar al potasio. Su hallazgo realizado en la planta modelo Arabidopsis, se ha publicado recientemente en la revista científica de primer nivel Molecular Plant. Han demostrado que dos proteínas ATP Binding Cassette (también conocidas como «transportadores ABC» en general y evolutivamente abundantes en todo el reino), ABCG33 y ABCG37, captan el cesio dentro de la célula.

Representación esquemática del modelo de captación de Cesio (Cs+) en Arabidopsis. El panel izquierdo muestra la captación típica de Cs + dentro de la célula de tipo convencional utilizando varios transportadores, incluidas las proteínas ABC. El panel derecho muestra la pérdida de las proteínas ABCG33 y ABCG37 en un mutante (donde se han desactivado ambas proteínas), lo que da como resultado una captación reducida de Cs +. Los transportadores de K + se presentan en violeta, ABCG33 en celeste, ABCG37 en verde y los transportadores Cs + aún no identificados están en amarillo (Rahman et al, 2021).

«Este estudio pone de manifiesto cómo podemos resolver los problemas agrícolas que nos rodean con la investigación básica y por qué ésta debe financiarse». Este estudio también demuestra el poder de las colaboraciones para responder a las preguntas científicas», dijo el jefe del grupo, el Dr. Abidur Rahman.

«Arif Ashraf, uno de los autores principales que llevó a cabo el estudio como parte de sus estudios de postgrado en la Universidad de Iwate y actualmente postdoctorado en la Universidad de Massachusetts Amherst, dijo que la investigación básica en biología vegetal puede resolver problemas de la vida real que nos rodean», y añadió: «En este estudio, combinamos la fisiología vegetal, la biología molecular y la biología celular con un ensayo de transporte en la planta utilizando cesio radiactivo y un sistema heterólogo como la levadura«.

Estos transportadores son el primer paso hacia la comprensión básica del transporte de cesio independiente del potasio en las plantas y son prometedores para la futura biorremediación. Basándose en su hallazgo actual y en el modelo propuesto, se sugiere que posiblemente haya más transportadores de cesio independientes del potasio por descubrir en las plantas. El laboratorio de Abidur está trabajando en la búsqueda de otros transportadores de cesio desconocidos. Descifrar el mecanismo básico y encontrar más transportadores en este sentido ayudará a desarrollar la técnica de fitorremediación posible y a trasladar este mecanismo de la planta modelo a las plantas de cultivo, ya que estos transportadores reportados también se conservan en las plantas de cultivo y otras especies.



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