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Las raíces de las plantas y los embriones de animales dependen del mismo químico para un desarrollo exitoso

Retinal antienvejecimiento que promueve el crecimiento también en la raíz del crecimiento de las plantas
Una plántula de frijol en germinación que crece con raíces laterales. Ahora, los investigadores han identificado los compuestos detrás del fenómeno. Crédito: Mindaugas Kriksciukas / GPhase.

¿Qué tienen en común los huevos de rana con las cremas anti-envejecimiento? Su éxito depende de un grupo de compuestos químicos llamados retinoides, que son capaces de generar y regenerar tejidos.


por la Universidad de Duke


Un nuevo estudio en plantas muestra que las capacidades de generación de tejido de los retinoides también son responsables del adecuado desarrollo de las raíces.

Si alguna vez ha plantado una semilla de rábano, sabe que lo primero que hace es desarrollar una raíz vertical larga. Dale un poco más de tiempo y obtendrá raíces más pequeñas que corren perpendiculares al tallo de la planta. Con el tiempo, estas raíces laterales se ramificarán repetidamente y se extenderán, formando una red que estabiliza y alimenta a la planta.

Estas raíces laterales no brotan al azar. Aparecen y luego se ramifican a intervalos regulares a lo largo de un eje principal, siguiendo un ritmo. Lo que regula y determina su desarrollo y ritmo no se conocía, hasta ahora.

En un nuevo estudio, que aparece el 26 de agosto en la revista Science , un equipo de investigación dirigido por Alexandra Dickinson, profesora asistente de la Universidad de California, San Diego, y Philip Benfey, profesor distinguido de Biología Paul Kramer en la Universidad de Duke, identifica el compuesto. que juega un papel clave en el desencadenamiento del desarrollo de las raíces laterales de las plantas.

El equipo de investigación tenía un buen sospechoso: la retina, un tipo de retinoide, parecía que encajaría bien.

En los seres humanos, así como en todos los animales vertebrados , convertir un óvulo fertilizado en un embrión con un pequeño corazón latiendo requiere que las células madre se diferencien, se especialicen y generen tejidos específicos, como huesos, vasos sanguíneos y un sistema nervioso. Este proceso es impulsado y regulado por la retina. Los animales no pueden producir su propia retina, sin embargo, deben ingerirla de plantas o de animales que comen plantas.

«Sabemos que las plantas tienen la capacidad de producir este compuesto, que es muy importante para el desarrollo animal, por lo que fue muy tentador comprobar su papel también en el desarrollo de las plantas», dijo Dickinson, quien dirigió este estudio como parte de su investigación postdoctoral. en Duke.

Para que las plantas le den un buen uso a la retina, las moléculas de la retina deben formar un equipo de etiqueta con una proteína dentro de la célula vegetal, en un proceso llamado unión de proteínas.

Para probar si la retina estaba realmente detrás del desarrollo de la raíz lateral, Dickinson y su equipo trataron las plántulas con un tinte que brilla cuando la retina está unida por una proteína dentro de una célula. A medida que crecía la plántula, aparecieron puntos brillantes cerca de la punta de la raíz principal. Poco después, una raíz lateral crecería a partir de esos puntos brillantes.

El proceso se repitió a intervalos regulares a medida que se desarrollaba la plántula, mostrando que el crecimiento de una raíz lateral fue precedido por un pico en la unión retiniana.

Para confirmar sus hallazgos, el equipo aplicó retinal directamente a la raíz primaria de las plantas. Las plántulas que recibieron un refuerzo retiniano desarrollaron más raíces laterales de lo normal.

Para estar más seguro, el equipo aplicó un compuesto que hizo que las plantas fueran incapaces de producir retina y vio que estas plántulas tenían muy pocas raíces laterales.

Luego aplicaron retinal directamente a la raíz primaria de estas plántulas y, efectivamente, las raíces laterales comenzaron a desarrollarse donde se había aplicado retinal.

«Todas las formas en que analizamos esta cuestión resultaron muy positivas», dijo Benfey.

«Si un embrión carece de retina durante su desarrollo, tendrá defectos de desarrollo», dijo Benfey. «Es sorprendentemente análogo a lo que sucede con las plantas y sus raíces laterales».

Y las similitudes no se detienen ahí: las células de un embrión animal dependen de proteínas especiales para agarrar la retina de su entorno. Las plantas producen sus propios retinoides, pero aún necesitan proteínas especiales para unirse y activar los procesos de desarrollo.

El equipo de investigación descubrió que la proteína que usan las plantas para unirse a la retina es un doble de la que se encuentra en las células animales. Son diferentes, pero tienen una estructura y forma similares.

«Es muy emocionante haber encontrado tanto la señal que desencadena el desarrollo de la raíz como la proteína que la une», dijo Benfey.

Las plantas y los animales vertebrados son organismos muy diferentes, cuyos caminos evolutivos se separaron hace más de 1.500 millones de años. Encontrar que ambos utilizan compuestos químicos estrechamente relacionados para generar nuevos tejidos durante su desarrollo es un ejemplo de cómo la naturaleza alcanza independientemente soluciones similares a problemas similares en dos organismos muy diferentes, un fenómeno llamado «evolución convergente».

Los retinoides tienen múltiples usos médicos, desde la crema para el acné hasta la terapia contra el cáncer. Descubrir las formas exactas en que regulan el desarrollo de los tejidos de las raíces de las plantas abre un nuevo conjunto de puertas.

«Hemos encontrado una nueva vía que proporciona información a las células y las convence de que construyan un nuevo órgano en lugar de hacer el trabajo que se les asignó inicialmente», dijo Dickinson. «Entonces, tal vez podamos tomar algo de las plantas y usarlo para comprender mejor lo que está sucediendo en los humanos».



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