Las plantas también enfrentan dilemas, a veces con consecuencias de vida o muerte. Al igual que todas las criaturas vivientes, las plantas tienen recursos limitados para llevar a cabo tareas clave como crecer y defenderse de los enemigos. ¿Interfiere la búsqueda de una tarea con la capacidad de las plantas para realizar otras? Hoy aprenderemos sobre el equilibrio bioquímico.
No necesariamente, según Anna Block, bióloga molecular investigadora en el Centro de Entomología Médica, Agrícola y Veterinaria en Gainesville, Florida, Estados Unidos.
Su investigación está arrojando luz sobre algunas de las preguntas más fundamentales acerca de cómo funcionan las plantas y equilibran sus necesidades metabólicas. Al hacerlo, también puede ayudar a producir plantas más fuertes, mejor equipadas para soportar una multitud de estrés.
Dr. Anna Block en un campo de maíz / Fotografía cortesía Dr. Block.
Al examinar el llamado "compromiso entre crecimiento y defensa", Block dijo: "Ha habido en la comunidad científica durante bastante tiempo la idea de que los recursos limitados que tienen las plantas pueden requerir la activación y desactivación de la producción de compuestos de defensa".
Específicamente, en el caso de las defensas que Block estudió, el maíz produce un compuesto químico llamado difosfato de farnesilo, un "compuesto precursor" que la planta luego convierte en zealexinas, otro tipo de compuesto que utiliza para combatir patógenos.
El problema, sin embargo, es que el difosfato de farnesilo también es un compuesto precursor para otros químicos que las plantas de maíz usan para crecer. Así que, "podría haber efectos negativos si aumentamos la resistencia [a los patógenos] incrementando la producción de estos compuestos", dijo Block.
"Podría haber disminuciones en el crecimiento y en el rendimiento, lo cual obviamente no es algo que los agricultores desean", agregó.
El difosfato de farnesilo utilizado para un propósito -defensa- significaba menos disponible para el crecimiento; o eso parecía.
La historia se complicó más cuando Block y un equipo de colaboradores comenzaron a explorar cómo las plantas manejaban el aparente compromiso.
El maíz tiene tres genes diferentes que codifican enzimas que producen difosfato de farnesilo. El hecho de que haya múltiples genes distintos involucrados, sugirió a los investigadores que podría haber diferencias en los usos del compuesto resultante de cada enzima.
Utilizando la tecnología de edición genética CRISPR/Cas9, que se ha convertido en una herramienta potente de la biología, crearon plantas mutantes que carecían de uno u otro de estos tres genes.
Los resultados confirmaron sus sospechas: dependiendo de qué gen se eliminara, la planta resultante podría tener cambios muy diferentes en la forma en que funcionaba, exhibiendo crecimiento atrofiado, decoloración u otras irregularidades.
Lo que fue malo para las plantas experimentales, fue bueno para el conocimiento sobre ellas como grupo. Block se dio cuenta de que, debido a que el uso del compuesto precursor estaba controlado, las plantas no necesariamente enfrentaban el compromiso que podría sospecharse.
Asignar más energía o recursos a la producción de difosfato de farnesilo para defensa no necesariamente significaba menos para el crecimiento, porque la planta estaba haciendo el compuesto de diferentes maneras para esos propósitos distintos, en este caso, robar a Pedro no aumentó el pago a Pablo.
Las plantas de maíz muestran los efectos de las mutaciones genéticas que afectan su desarrollo, incluido el crecimiento / Imagen cortesía de la Dra. Block.
Las implicaciones de este hallazgo son significativas, tanto para el maíz como más allá. “Si estamos tratando de producir variedades de cultivos que tengan niveles más altos de estos compuestos para la defensa, una de las preocupaciones iniciales era que al impulsar esto, podrías tener un efecto negativo en el crecimiento”, dijo Block.
“Creo que mi trabajo muestra que para estos compuestos en particular, eso puede no ser un gran problema, porque el flujo metabólico ha sido separado por la planta durante la evolución, por lo que nos da la capacidad de aumentar estos compuestos sin afectar negativamente el crecimiento”.
El resultado podría ser maíz que sea más robusto en múltiples formas: mejor para combatir patógenos, pero también más grande y con mejor rendimiento.
Aunque el enfoque de Block está en el maíz, un cultivo básico, puede tener promesa para otras plantas también. “Este mecanismo de duplicación y funcionalización de genes probablemente esté bastante extendido en diferentes rutas metabólicas”, dijo.
“Probablemente, podrías tomar algo de información de esto y aplicarla a otros cultivos como el arroz y algunos de los otros cultivos de gramíneas que tienen rutas de compuestos de defensa similares”, acotó.
Ese conocimiento podría resultar particularmente importante a medida que aumentan las tensiones climáticas, y el maíz y otras plantas enfrentan lo que Block se refiere como “situaciones de estrés combinatorio”, los desafíos simultáneos de cosas como inundaciones, olas de calor y altos niveles de CO2 atmosférico. Podría ayudar a responder preguntas, dijo Block, como: “¿Cómo se adapta la planta y cómo podemos ayudarla a adaptarse mejor a estos nuevos estreses?”.
En última instancia, dijo Block, “todos los factores siempre se intersectan entre sí, los estreses, el crecimiento y la producción de compuestos, y cuán efectivos son, por lo que es esa especie de equilibrio lo que estamos analizando”.
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