Las plantas utilizan un reloj biológico para adaptarse al medio ambiente

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Un grupo de científicos en The Scripps Research Institute (TSRI), liderados por Steve Kay, han determinado como las plantas utilizan su reloj biológico o circadiano para anticipar los cambios en el medio ambiente que las rodea.

Sus descubrimientos tienen implicancias para la comprensión de cómo las plantas toleran condiciones adversas del medio ambiente –conocimiento que puede llegar a ser crítico para el mejoramiento de la agricultura en el clima hostil de muchos países en desarrollo.

“Todos los organismos tienen estos relojes que son muy importantes para asegurar que los procesos biológicos ocurran en el momento adecuado del día.  En los humanos, controlan el ciclo sueño/despertar, por ejemplo, pero en las plantas se conoce poco acerca de ellos”, dice Steve Kay.

“Pudimos medir los cambios en la actividad de más de 8000 genes en el yuyo Arabidopsis, para poder entender el papel de los relojes en el control del crecimiento de las plantas y en su desarrollo.  El haber completado la secuenciación del primer genoma de una planta ha permitido que descubramos que genes se activan o desactivan en la anticipación de cambios ambientales o durante el desarrollo normal.”

Dice el autor del paper, el Dr. Stacey Harmer, “Este estudio es la primera examinación de los genes controlados por un reloj en un organismo superior y demuestra que los relojes circadianos proveen a los organismos con una ventaja adaptativa.  Nuestros descubrimientos pueden ayudar a explicar por que los relojes circadianos se encuentran en organismos que van desde las bacterias hasta los humanos.”

El laboratorio Kay examinó aproximadamente un tercio de los genes de Arabidopsis y encontró que el 6 por ciento de ellos son controlados por un reloj circadiano.  Por ejemplo, descubrieron 23 genes de ciclo que tienen un pico en la mañana antes del amanecer.

Cada uno codifica para una enzima involucrada en la formación de pigmentos fotoprotectivos que protegen contra la luz UV. 

Además, durante la tarde, los investigadores encontraron que las plantas comenzaron a activar un número de enzimas involucradas en la modificación de lípidos y con la función de conferir a las plantas resistencia al congelamiento.  Kay sugiere que el ritmo circadiano en la resistencia al frío que se manifiesta en las plantas sensibles al frío puede estar mediado en parte por la regulación circadiana de genes específicos.

Muchos de los genes que tienen ciclos están involucrados en la generación y utilización de azúcares.  por ejemplo, 22 genes involucrados en la fotosíntesis tienen un pico en el medio del día.  Esto puede asegurar que la maquinaria fotosintética este en lista para funcionar durante el día, permitiendo a las plantas a utilizar al máximo la luz solar del día.

Otros genes involucrados en el uso de los azucares acumulados por las plantas tienen un pico cerca del final del día.  Contrariamente, los genes involucrados en la conversión de almidón en azúcar tienen su pico durante la noche.

El control por reloj de todas estas rutas sugiere que el reloj circadiano ayuda a coreografiar el control complejo sobre el metabolismo de azucares.  Además, los científicos descubrieron que el reloj controla los genes implicados en la absorción y utilización de nutrientes minerales como azufre y nitrógeno.

Daily University Science News  (Diciembre 15, 2000)