Cómo enfrentan las plantas la sequía

Se han identificado ciertos genes que contribuyen a que las plantas se defiendan mejor ante la sequía. Pero ¿qué hace que esos genes se enciendan en el momento justo? De acuerdo con un trabajo realizado por investigadores de la FCEyN, la falta de agua parece estimular en la planta de tomate el encendido de un gen que le confiere tolerancia frente al estrés provocado por la sequedad ambiental.

¿Estamos determinados por el ambiente o por nuestros genes? La respuesta es compleja y hoy se sabe que el conocimiento de la secuencia (el orden de los componentes básicos) de los genes de un organismo no es una garantía para saber, por ejemplo, si ese organismo está mejor preparado para enfrentar una situación adversa. Se han identificado ciertos genes que contribuyen a que las plantas se defiendan mejor ante la sequía. Pero ¿qué hace que esos genes se enciendan en el momento justo? Ahora se están conociendo algunos mecanismos responsables de accionar el interruptor.

En efecto, la falta de agua parece estimular en la planta de tomate el encendido de un gen que confiere tolerancia frente al estrés generado por la sequía. Esta es la conclusión de un trabajo realizado por investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, que se publicó en BMC Plant Biology.

“Estudiamos los cambios químicos que se producen en el gen ASR1, que pertenece a una familia de genes que aumentan su expresión en las plantas ante una situación de estrés ambiental, por ejemplo, bajas temperaturas, alta salinidad o falta de agua”, relata el biólogo Rodrigo González, becario doctoral del Conicet y primer autor del trabajo, que también firman los doctores Martiniano Ricardi y Norberto Iusem. Estos genes codifican para la producción de proteínas que, en condiciones extremas, contribuyen a que las células vegetales sigan cumpliendo sus funciones vitales.

“Quisimos confirmar si el aumento en la expresión del gen tenía relación con modificaciones epigenéticas ante una situación de estrés”, señala Iusem, investigador del IFIByNE, instituto del Conicet y la UBA, y director del grupo. Las modificaciones epigenéticas, palabra que significa “por encima de los genes”, son cambios químicos en el ADN o en las proteínas que lo envuelven (cromatina), que no inciden en la secuencia del gen, pero influyen en su encendido y apagado. Estos cambios en las células estudiadas, que pueden conservarse en las células hijas, consisten por ejemplo en la metilación, que es el agregado de un grupo químico a algunas de las bases del ADN, o la desmetilación, es decir su remoción.

El encendido y apagado de genes puede estar activado por factores muy diversos. “Hay estímulos que metilan el ADN y otros que lo desmetilan. Por ejemplo, en el desarrollo embrionario de los mamíferos estos cambios químicos generan oleadas de encendido y apagado de genes”, explica Iusem. En el caso del estrés generado por factores ambientales, éste “puede provocar metilación, en algunos casos, y desmetilación, en otros”, confirma Iusem.

Los genes y el ambiente

De este modo, la epigenética, que actualmente es un área muy activa de investigación, de algún modo, representa el nexo entre los genes y el ambiente. También se habla de epigenoma, que es la secuencia de todos los genes, pero con información adicional acerca de sus modificaciones químicas. En cada organismo puede haber tantos epigenomas como situaciones ambientales haya, por ejemplo, un epigenoma de una planta frente a ciertas condiciones de temperatura y de humedad, y otro, en condiciones diferentes.

Los investigadores trabajaron con plantas de tomate, que cultivaron y cuidaron, regándolas dos veces por semana, hasta el momento del experimento, en que removieron las plantas de las macetas, limpiaron las raíces y colocaron las plantas con las raíces descubiertas sobre un papel secante, bajo una lámpara, durante dos horas, un tiempo suficiente para que las hojas empezaran a marchitarse y perder turgencia. Sin embargo, las plantas no estaban muertas, pues si eran colocadas en agua, se recuperaban.

“Cuando las hojas perdían turgencia, las cortamos, extrajimos el ADN y estudiamos las marcas de metilación”, relata González. Se hizo lo mismo con plantas que no fueron sometidas a estrés, que sirvieron como control.

El resultado fue que las plantas sometidas a estrés hídrico mostraron distinta marcas epigenéticas, y todas ellas se vincularon a un aumento en la expresión del gen que confiere la tolerancia a la falta de agua.

“En algunos sitios del gen encontramos metilación de la citosina, y en otros, desmetilación, pero en todos los casos hubo un aumento de la expresión, de hasta 36 veces más”, asegura González, y agrega: “la mayor expresión del gen ASR1 posiblemente contribuya a que las células de las hojas de la planta, ante la falta de agua, no colapsen por desecación y puedan seguir cumpliendo con su función”.

Estos conocimientos podrían aplicarse para incrementar la tolerancia de las plantas a determinadas condiciones adversas, no ya modificando las secuencias génicas, sino manipulando el nivel de expresión de determinados genes.

“La regulación de la expresión por marcas epigenéticas le da mucha plasticidad a los organismos, pues les permite adaptarse rápidamente a condiciones desfavorables, en comparación con los cambios en la secuencia génica, que requieren de varias generaciones y están sujetos a la selección natural”, reflexiona González. Si estos cambios fueran heredables, algo que todavía está poco explorado, permitirían que no sólo el propio individuo sino también su descendiente directo pueda adaptarse mejor y más rápidamente al entorno.

“Esta posibilidad de adaptación que brindan los cambios epigenéticos resulta especialmente interesante en las plantas, que están condenadas a desarrollarse en el lugar donde cayó la semilla, a diferencia de los animales, que pueden trasladarse en busca de condiciones mejores”, concluye González.

Fuente: Publicado en La Nación el 20/07/2011