Cuando hablamos del microbioma, la mayoría de nosotros pensamos en los billones de microorganismos que viven en nuestro cuerpo y que contribuyen a todo, desde la digestión hasta la salud mental.
Por RA Smith, Universidad de Duke
Pero las plantas también tienen un mundo de microbios viviendo sobre ellas y dentro de ellas. Y están empezando a surgir evidencias de que estos residentes ocultos desempeñan un papel clave en la promoción de la salud de las plantas , en parte ayudando a su sistema inmunológico a identificar qué bacterias atacar y cuáles tolerar.
En un nuevo estudio, los investigadores descubrieron que las alteraciones en la comunidad de microbios que viven dentro de las hojas de una planta delgada llamada Arabidopsis pueden comprometer la capacidad de la planta de distinguir entre invasores inofensivos y dañinos, volviendo efectivamente el arsenal defensivo de la planta contra sí misma.
Los hallazgos podrían eventualmente conducir a nuevas formas de ayudar a salvaguardar nuestro suministro de alimentos , dijo Sheng Yang He, profesor de biología en la Universidad de Duke y autor principal del estudio.
De hecho, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura estima que los patógenos de los cultivos cuestan a la economía mundial unos 220.000 millones de dólares cada año.
La investigación fue publicada el 6 de septiembre en la revista Nature Plants .
En el estudio, He y sus colegas, incluido el autor principal Yu Ti Cheng, investigador postdoctoral en el laboratorio de He, buscaban genes involucrados en mantener el microbioma de la planta en equilibrio cuando notaron algo extraño.
Descubrieron que las plantas con una mutación en un gen llamado TIP1 tenían un exceso de bacterias inofensivas en el interior de sus hojas, pero también presentaban otros síntomas desconcertantes, dijo Cheng.
En primer lugar, eran pequeñas y atrofiadas en comparación con sus contrapartes silvestres y tenían manchas muertas en las hojas que normalmente aparecen cuando las plantas luchan contra una infección, aunque no había bacterias «malas» presentes.
Cheng reconoció estos síntomas como signos de un sistema inmunológico errante, cuando las defensas de una planta se activan aunque no haya una amenaza real y atacan los tejidos sanos en lugar de protegerlos.
Los investigadores descubrieron que las plantas que portaban la mutación tip1 tenían múltiples genes de defensa activados en sus células incluso cuando no estaban bajo ataque, una señal de que su sistema inmunológico está hiperactivo.
«Las plantas aún tienen la capacidad de defenderse», dijo Cheng. Simplemente han perdido la capacidad de distinguir entre los microbios amigos y enemigos, añadió.
Cuando este proceso sale mal, las bacterias que antes eran «buenas» pueden provocar que el sistema inmunitario reaccione de forma exagerada y contraproducente.
«El anfitrión se confunde a sí mismo con el enemigo», dijo Cheng.
Al principio, los investigadores no estaban seguros de qué estaba causando el mal funcionamiento del sistema inmunológico de las plantas, pero se preguntaban si el desequilibrio del microbioma de las hojas era parte de la respuesta.
Para probar la idea, cultivaron plántulas de Arabidopsis con y sin microorganismos, utilizando un sistema de crecimiento libre de gérmenes desarrollado por el laboratorio de He.
De hecho, cuando las plantas mutantes tip1 se cultivaron para estar libres de microorganismos, sus misteriosos problemas autoinmunes casi desaparecieron.
«Ese fue nuestro momento eureka», dijeron los investigadores.
Los problemas de salud que surgen cuando el microbioma del cuerpo está desequilibrado han sido bien estudiados en los seres humanos. Por ejemplo, los cambios en la comunidad de microbios en nuestros intestinos se han relacionado con trastornos autoinmunes como la enfermedad de Crohn, la diabetes tipo 1 y la esclerosis múltiple.
Pero los nuevos hallazgos, junto con dos estudios previos del laboratorio He publicados en 2020 y 2023 , representan la primera vez que se demuestra un vínculo entre los microbiomas desequilibrados y la autoinmunidad en las plantas, dijo Cheng.
El mecanismo molecular que subyace a esta relación no está claro. El gen TIP1 codifica una enzima llamada S-aciltransferasa, cuyo código genético se ha mantenido prácticamente inalterado a medida que las nuevas especies se han ido separando de las antiguas en el árbol de la vida, lo que significa que también puede desempeñar un papel en el mantenimiento del equilibrio de los microbiomas de otras especies.
Como siguiente paso, los investigadores están tratando de identificar la molécula o sustancia a la que se une la enzima S-aciltransferasa y cómo funciona.
Los detalles podrían, en última instancia, allanar el camino hacia prebióticos que respalden o restablezcan el microbioma para «ayudar a las plantas a mantener un mejor equilibrio» y reducir las pérdidas en los cultivos alimentarios causadas por patógenos o deterioro, dijo Cheng.
«Cuanto más conocimiento tengamos, más herramientas podremos utilizar», afirmó.
Más información: Yu Ti Cheng et al., Roles de la microbiota en la autoinmunidad en hojas de Arabidopsis, Nature Plants (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01779-9
