En los organismos vivos, el desarrollo es una combinación de múltiples procesos coordinados que interactúan en el tiempo y el espacio a lo largo del crecimiento.
por INRAE - Instituto Nacional de Investigaciones Agroalimentarias y Ambientales
Una nota falsa en la delicada sinfonía puede tener consecuencias catastróficas. Sin embargo, la partitura precisa de esta música biológica suele ser un misterio para los científicos. Una solución es utilizar técnicas de microscopía avanzadas para observar el crecimiento de órganos en tiempo real. El desafío es que tales enfoques no se adaptan bien al monitoreo a largo plazo. Además, pueden estresar los órganos, interrumpiendo el desarrollo.
Para abordar este problema, los investigadores del INRAE desarrollaron un método único que han aplicado a las plantas. Primero, basándose en numerosas plantas individuales, los científicos fotografían hojas que representan el rango de etapas de desarrollo. Al aplicar algoritmos específicos a este catálogo de fotos, es posible asignar una edad a cada hoja y reconstruir el desarrollo a lo largo del tiempo. Para ayudarlos en esta tarea, los investigadores explotan un programa de software de código abierto, MorphoLeaf, que desarrollaron en 2016 en colaboración con ENS de Lyon.
El siguiente paso fue utilizar el método para documentar exhaustivamente el desarrollo de las hojas en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Durante un período de varias semanas, los científicos recolectaron hojas de cientos de cepas mutantes y de tipo salvaje ; estos últimos tenían modificaciones genéticas que afectaban la forma de la hoja . Una gran ventaja de este método es su facilidad de implementación: no requiere equipo sofisticado. De hecho, se usó un microscopio estándar para tomar fotografías de las primeras etapas de desarrollo (tamaño de la hoja < 0,1 mm) y se usó un escáner de superficie plana para las etapas de desarrollo posteriores (tamaño de la hoja > 1 cm).
Las imágenes cuentan una historia precisa del desarrollo de las hojas, aclarando puntos clave en el espacio y el tiempo que contribuyen en gran medida al desarrollo en general. En particular, el análisis reveló que las plantas de tipo salvaje y mutantes pueden tener trayectorias de desarrollo tempranas idénticas que luego divergen en etapas posteriores específicas.
Esta comprensión detallada del desarrollo de las plantas puede informar estrategias futuras para optimizar el crecimiento de las plantas. El enfoque de los investigadores es extremadamente flexible y se puede adaptar a cualquier tipo de órgano, incluso en animales. Por lo tanto, podría ser una herramienta valiosa en los estudios que buscan desmitificar el desarrollo de órganos y organismos .
El estudio se publica en la revista Quantitative Plant Biology .
Más información: Mohamed Oughou et al, La reconstrucción basada en modelos de la dinámica de crecimiento de órganos completos revela patrones invariantes en la morfogénesis de las hojas, Biología cuantitativa de plantas (2023). DOI: 10.1017/qpb.2022.23
