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Los científicos descubren una antigua válvula de seguridad que une el polen con las bacterias

Los científicos descubren una antigua válvula de seguridad que une el polen con las bacterias
La mayoría de los seres vivos mueren por deshidratación, pero el polen tiene la capacidad de perder casi toda su agua y entrar en un estado de animación suspendida y luego absorber agua y revivir. Fila superior, polen de cedro deshidratado y húmedo. Fila inferior, polen de pasto deshidratado y húmedo. Crédito: Jan Derksen, Universidad Radboud Nijmegen

Como las semillas, el polen pierde la mayor parte de su agua durante la maduración, entrando en un estado de animación suspendida. 


por la Universidad de Washington en St. Louis


Esto le permite sobrevivir a su viaje de los órganos masculinos a los femeninos de una flor, donde es rehidratado por fluidos azucarados secretados por el órgano femenino, y vuelve a cobrar vida.

Pero la rehidratación es un proceso peligroso, que puede matar el grano de polen antes de que pueda fertilizar el huevo si no se controla adecuadamente.

Una nueva investigación del laboratorio de Elizabeth Haswell, PhD, profesora asociada de biología en Artes y Ciencias en la Universidad de Washington en St. Louis, publicada el 23 de octubre de 2015 en la revista Science, muestra cómo el polen sobrevive al proceso de reanimación. Una proteína especializada con orígenes antiguos ayuda al grano de polen hidratante a aliviar la presión excesiva y sobrevivir a la transición estresante.

Demasiado poco o demasiado de esta proteína afecta la capacidad del polen de fertilizar el óvulo femenino, lo que demuestra que la proteína es una parte crucial del éxito reproductivo.

Presión de detección

Como todos los seres vivos, las plantas deben responder a las fuerzas de su entorno para adaptarse y prosperar. Al sentir la gravedad, sus raíces crecen hacia abajo en lugar de hacia arriba. Sintiendo fuertes vientos, las plantas se vuelven más cortas y robustas. Y al sentir que las membranas que encierran sus células se estiran, abren los poros para reducir la presión potencialmente dañina.

El sensor de presión y la válvula de seguridad se combinan en una sola proteína, denominada MSL8, que es un canal de iones mecanosensible. Un canal de iones es un pequeño poro en la membrana celular que permite que iones específicos (átomos cargados) entren o salgan de la célula. Sin embargo, no está continuamente abierto, sino que está bloqueado, abriéndose y cerrándose en respuesta al estiramiento de la membrana.

Durante años, los científicos han sabido que las bacterias utilizan canales activados por estiramiento para aliviar la presión interna excesiva. Cuando entra demasiada agua en la célula y estira la membrana, como un globo inflado, estos canales se abren para evitar que la célula explote, actuando como una especie de válvula de seguridad.

Los investigadores encontraron primos evolutivos de estas proteínas en plantas hace más de diez años, pero no estaba claro qué estaban haciendo. Las plantas y las bacterias divergieron hace miles de millones de años, entonces, ¿qué los une todavía?

En muchos sentidos, un grano de polen maduro se parece a una bacteria: una sola célula, por sí sola, sin el apoyo de su planta madre. Entonces, cuando un estudiante universitario en el laboratorio de Haswell descubrió que el polen seco que faltaba MSL8 moría cuando absorbía agua demasiado rápido, Haswell se dio cuenta de que, a pesar de la distancia evolutiva entre ellos, el polen y las bacterias usaban canales activados por estiramiento como válvulas de seguridad.

Los científicos descubren una antigua válvula de seguridad que une el polen con las bacterias
Un tubo polínico que emerge del polen de los lirios. Crédito: Copyright Dennis Kunkel Microscopy, Inc.

«El canal bacteriano protege a las bacterias del estrés ambiental aleatorio», dijo Haswell. «En el polen, un canal relacionado también protege a la célula, pero de las tensiones que debe soportar para poder reproducirse».

Después de rehidratarse, el polen reanimado crece en un tubo largo para transportar los espermatozoides al óvulo en espera, algo sin paralelo en las bacterias. El polen faltante MSL8 germinó fácilmente este tubo polínico, incluso mejor que el polen con el canal, pero los tubos siguieron estallando, incapaces de controlar la presión que impulsaba su crecimiento. El resultado fue que el polen sin MSL8 tampoco fertilizaba los huevos .

Eric Hamilton, candidato a doctorado de cuarto año en el programa de Biociencias Vegetales y Microbianas y autor principal del artículo, se sorprendió al descubrir que también era difícil propagar plantas que produjeran altos niveles de MSL8. Investigando, descubrió que su polen tenía dificultades para germinar su tubo polínico. El polen con exceso de MSL8 no pudo acumular la presión necesaria para atravesar la resistente pared celular de polen. Incapaz de conducir un tubo polínico a un huevo, era infértil.

Así que es una situación de Ricitos de Oro: muy poco MSL8 y explosiones de polen; demasiado, y no puede impulsar el crecimiento necesario para alcanzar el huevo. Aunque el polen se protege a sí mismo durante la hidratación tanto como lo hacen las bacterias, el papel de MSL8 en el crecimiento del tubo polínico muestra que las plantas han adaptado este antiguo canal a sus necesidades únicas.

«Este estudio ilustra la importancia de las señales mecánicas en biología», dijo Haswell. «No son solo señales de estrés del entorno, sino también señales que forman parte de los procesos de desarrollo normales. La mecanotransducción es importante para todos los aspectos de la vida de un organismo».


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