Agricultura Botánica y Genética Ciencia e Investigación Estados Unidos

Formas desconcertantes: descubriendo los misterios de la morfología de las células vegetales


El descubrimiento de la mecánica y el mecanismo molecular que dictan la formación de la forma celular en las plantas por un equipo de investigadores de McGill ofrece nuevas pistas sobre los procesos fundamentales que rigen la formación de tejidos en organismos multicelulares.


por la Universidad McGill


Las plantas están hechas de células que vienen en una amplia gama de formas y tamaños, cada una de las cuales está estrechamente relacionada y es esencial para la función de un tejido específico.

«El tejido fotosintético en el interior de una hoja tiene una arquitectura similar a una esponja formada a partir de células en forma de estrella que promueve el paso de oxígeno y dióxido de carbono. El tejido de la piel de la hoja, la epidermis, por otro lado, es plano capa de celdas planas bien conectadas que no dejan pasar nada excepto en las aberturas designadas. Pero realmente no sabíamos cómo surgieron estas formas de celdas sorprendentemente diferentes «, dijo Anja Geitmann, profesora y decana de la Facultad de Agricultura de McGill y ciencias ambientales.

Partiendo de la premisa de que los organismos biológicos deben cumplir con las leyes físicas, Geitmann y sus colegas utilizaron principios de ingeniería para ejecutar simulaciones por computadora de las presiones y fuerzas requeridas para dar a una célula vegetal una forma determinada.

«La presión típica en una celda de planta es mayor que la de un neumático de automóvil», explicó Geitmann. «Por lo tanto, una célula vegetal en crecimiento puede compararse con un globo de goma que se infla. Si la presión impulsa el crecimiento de la célula vegetal , nos preguntamos cómo podría ser posible generar un globo (o célula) que no sea simplemente esférico sino que tenga un rompecabezas característico forma de rompecabezas, como la de las células que forman las células epidérmicas de la hoja «.

Las predicciones obtenidas de sus simulaciones por computadora sirvieron como punto de partida para encontrar las estructuras biológicas que determinan la forma de una célula.

En estudios publicados recientemente en Cell Reports y Plant Physiology , el equipo usó biología celular y microscopía de alta resolución para mostrar que dos moléculas bien conocidas: la celulosa, un material con el que se hace la ropa, y la pectina, la sustancia gelatinosa que usamos para hacer mermelada: juega un papel crucial en la escultura de las células de la hoja epidérmica.

«Nuestros resultados muestran que la mecánica de las células epidérmicas de las hojas es similar a la de los globos Mylar», explicó Geitmann. «En lugar de hincharse en una esfera perfecta, como un globo de goma, un globo Mylar forma arrugas en su costura y esto es lo que creemos que sucede en las células de la hoja; estas arrugas podrían ser el desencadenante que finalmente da lugar al rompecabezas- como el patrón de la piel de una hoja «.

Geitmann cree que la mecánica involucrada en darle a una célula de hoja su forma distintiva probablemente será similar a las involucradas en la escultura de otros tipos de células vegetales.

Su equipo ahora está tratando de determinar las razones por las cuales la «piel» de la hoja tiene un patrón tan complejo como un rompecabezas.

«Creemos que las plantas evolucionaron de esta manera para que las hojas puedan resistir mejor el estrés mecánico destructivo y estamos realizando pruebas de modelado y experimentales para mostrar esto. La ciencia está desentrañando lentamente el rompecabezas de la vida, una pieza a la vez», dijo.


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