¿Es nuestro planeta la Pandora de Avatar?

En la película de James Cameron, los científicos se sorprenden al descubrir como toda la vegetación de Pandora está interconectada por sus raíces, mediante reacciones electroquímicas semejantes a las de las neuronas. No menos fascinante y evocador es conocer el mundo de las micorrizas.

Las micorrizas son hongos que forman una asociación simbiótica con las raíces de las plantas. Entre ellas, las denominadas micorrizas arbusculares, son las  mayoritarias.  Como tal tipo de asociación, ambos miembros obtienen beneficios; la planta mejora su nutrición, al aportarle el hongo nutrientes minerales (principalmente fósforo y nitrógeno) y agua y el hongo consigue compuestos carbonatados suministrados por la planta.  Pero esto es sólo una visión simplista.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:485px-Arbuscular_mycorrhiza_cross-section-es.jpg

 Esta unión es muy antigua, tanto como las plantas terrestres. Las evidencias fósiles y los estudios moleculares demuestran que las primeras briofitas (plantas terrestres sin tejidos vasculares, ni verdaderas raíces) , que aparecieron a principios del Devónico, hace 400 millones de años, poseían asociaciones semejantes a las micorrizas   arbusculares. Las primeras plantas con raíces se sitúan en el Devónico medio, hace 385 millones de años, y en ellas también existen  evidencias de la simbiosis. Una posible hipótesis es que las raíces evolucionaron gradualmente desde rizomas, para proveer a las micorrizas un hábitat más favorable.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arbuscular_mycorrhiza_microscope.jpg

Es, por otra parte, una simbiosis universal y ubicua. Del 80% al 90% de las plantas terrestres, incluyendo especies de cultivo agrícola, son capaces de establecerla. La promiscuidad es una de sus características.  Los hongos pueden asociarse con diversas plantas, sin importarles la especie,  formando redes subterráneas gigantescas (son la parte vegetativa del hongo, las hifas, cuyo conjunto forma el micelio), conocidas como redes de micelio comunes, nada que envidiar a Pandora. La masa de los hongos micorrícicos en nuestro planeta se estima entre  1 y 3*10¹º  toneladas, lo que supone entre 1.4 y 4 toneladas por persona. En algunos bosques los hongos pueden  proveer a las plantas de un 80% de sus necesidades de nitrógeno y de un 90% de sus necesidades de fósforo. Pero estas redes no funcionan como meras transportadoras de agua y nutrientes, sino también como redes de información. Investigaciones realizadas, han demostrado que las plantas pueden recibir información química que las prepare para resistir mejor el ataque de plagas o enfermedades a través de ellas.

Además, toda planta micorrizada puede responder ante un estrés ambiental biótico o abiótico de una manera más rápida y eficiente, es el fenómeno denominado priming. Este estado fisiológico de la planta, puede ser inducido por un ataque de patógenos necróticos, por tratamientos con productos naturales o sintéticos y por la asociación de las raíces con organismos beneficiosos, como es este el caso. La planta consigue de esta forma, sin un elevado coste energético, potenciar sus respuestas defensivas.

Por último, no querría dejar de hablar de la glomalina. La glomalina es una proteína producida por los hongos micorrícicos arbusculares. Actúa a modo de coraza de sus hifas, posiblemente para darles una mayor dureza y protección, lo que les permite salvar los espacios de aire entre partículas del suelo y defenderse de posibles daños ambientales y biológicos. La glomalina es liberada al suelo cuando las hifas dejan de realizar su labor transportadora de nutrientes y así comienza toda una seríe de sucesos beneficiosos para él. Mejora su estructura, al facilitar la estabilidad de sus agregados, se ha determinado como uno de los componenetes mayoritarios de la materia orgánica,   con las consiguientes implicaciónes que ello supone en cuanto a la mejora de su fertilidad, e incluso para la reducción de gases de efecto invernadero. Aumenta la cantidad de carbono almacenado, este forma parte de su  composición y puede llegar a representar el  27% del carbono del suelo. Los elementos tóxicos , como los metales pesados, pueden quedar secuestrados, disminuyendo así su efecto contaminante ... Es pues un preciado regalo de los hongos para el suelo.

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 Pilar Troncho Fabregat

Observando a los viroides desde una perspectiva panorámica.

Los viroides son un tipo de patógeno vegetal muy similar a los virus, pero con una estructura más sencilla. Causan diversas enfermedades en las plantas, en muchos casos en plantas destinadas para el consumo, disminuyendo su calidad organoléptica, visual e incluso, delimitando las cosechas al ser infectadas.

La investigación que se realiza en el laboratorio abarca cuestiones referidas a la biología tanto de virus como de viroides, estudiando su movimiento a través de la planta, su replicación, el sistema de infección que llevan a cabo…y muchas otras cuestiones a las que se intenta dar respuesta.

El trabajo que estoy llevando a cabo se basa en averiguar cómo se mueven estos patógenos dentro de la célula vegetal.

Para poder determinar su localización primero se tuvo que adherir una molécula fluorescente de color verde al cuerpo del viroide, para así, poder seguir el rastro del patógeno. Por sí solo no emite ningún color que se pueda detectar al microscopio, por tanto, es una forma de marcar lo que queremos observar.

Una vez hechas las construcciones, mediante técnicas, introdujimos el viroide dentro de las hojas de plantas de Nicotiana Benthamiana (planta modelo que se utiliza en investigación perteneciente a la familia del tabaco), visualizándolas al microscopio confocal  (un microscopio especial que es capaz de detectar luz fluorescente) y observando imágenes como las que se muestran, dónde el color verde determina la localización de nuestro patógeno.

Este tipo de investigación es una aproximación de cómo los viroides pueden interactuar, moverse por la planta; se trata de un estudio básico para poder llegar a comprender cuáles son sus mecanismos de infección y cómo interactúan con el hospedador (las plantas de cultivo), para así, en un futuro, poder diseñar mecanismos preventivos o favorables que nos permitan  delimitar el movimiento del patógeno por la planta y acotar así su infección.

Mayte Castellano Pérez.

LAS PLANTAS TAMBIÉN SON PARA EL INVIERNO.

Las plantas tienen mecanismos para resistir el frío, y nosotros podemos aprovecharlos.

El año pasado, más o menos por estas fechas, estaba yo a punto de presentar mi proyecto de final de carrera, básicamente un resumen de todos los resultados que había ido obteniendo de mi trabajo en el laboratorio y su interpretación. Por fin, después de 5 años, estaba a punto de ser licenciada... o sobre cualificada para la mitad de los trabajos ofrecidos en España, que ahora está muy de moda que te digan eso. En fin. Mis padres, por supuesto, no quisieron perderse tal momento: “Después del dinero que hemos pagado y de aguantarte lo histérica que te pones en exámenes… que esa licenciatura la hemos sacado a medias tú y yo”, “Pero mamá, si hay muchas cosas que no vais a entender”, “Da igual, soy tu madre y voy a estar ahí”. Al final les hice una pequeña explicación, porque pensé que en realidad era un trabajo interesante y merecía la pena que lo entendieran.

El trabajo en cuestión era sobre cómo las plantas resisten al frío. Pues no es tan interesante, diréis. Pues según se mire. Es que parece que hoy en día si no vas a salvar al mundo del cáncer, el Alzheimer o el SIDA lo que investigas no es importante ni le interesa a nadie. Y si trabajas en plantas, claro, es porque no te dio la nota para más. Nada más lejos. En primer lugar, trabajar con plantas es fascinante (se fabrican su propio alimento utilizando energía solar, pueden responder a gran cantidad de problemas sin moverse de su sitio, pueden generar una planta completamente nueva a partir de un trocito de hoja o tallo…). En segundo lugar, creo que es bastante importante trabajar con ellas e investigar cómo funcionan, sobre todo porque son la base de nuestra alimentación. Como sabéis, vivimos una época de cambio climático: sequías, inundaciones, temperaturas más altas o bajas de lo habitual, grandes cambios de temperatura en un mismo día… Además, los terrenos son cada vez menos fértiles, y no podemos seguir talando bosques y selvas para ganar nuevos terrenos. Y encima la población mundial sigue aumentando. La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura) estima que en 2050 la población será un 34% mayor que ahora, y que para poder alimentarla habrá que aumentar un 70% la producción. Así que comprender cómo hacen las plantas para obtener más grano, frutos más grandes, o cómo hacen para sobrevivir a la sequía o al frío es necesario para poder prepararnos ante la que se nos viene encima. O así lo veo yo. Y por eso hice mi trabajo sobre la resistencia de las plantas al frío.

En la imagen podéis ver el efecto del frío en el crecimiento de una planta. El principal peligro en nuestra zona, donde las temperaturas no son tan bajas realmente, no es que las plantas crezcan peor y acaben muriéndose, sino que venga una ola de frío justo en el momento de floración de los árboles o en el momento de germinación de las semillas que plantamos.

 En mi trabajo investigaba un gen, llamado CRIO5, que pensábamos que podía estar implicado en la respuesta de las plantas al frío. ¿Por qué este gen y no otro? Lo primero que hicimos fue obtener una lista de genes candidatos a estar implicados en la resistencia a frío. Para esto lo que hacemos normalmente es un tipo de experimento que llamamos rastreo. Ahora os lo explico.

Todas las células tienen genes activos y genes inactivos; una serie de técnicas nos permiten extraer y copiar sólo los que están activos. Una vez copiados, los introducimos en levaduras (exacto, las mismas que hacen el pan y la cerveza). ¿Y esto por qué lo hacemos? Como sabéis, los organismos más complejos (como los humanos y las plantas) derivamos, por evolución, de los organismos más sencillos (como la levadura), así que asumimos que los mecanismos básicos para resistir ciertas condiciones ambientales (como el frío) son muy parecidos, y por eso los genes de plantas pueden funcionar dentro de las levaduras. El rastreo consiste en cultivar estas levaduras en frío, cada una de ellas con un gen de la planta distinto. Utilizamos temperaturas a las que habitualmente las levaduras se mueren, por lo que si vemos alguna que ha sobrevivido, posiblemente es debido al gen ese que le habíamos metido. La levadura que tenía dentro el gen CRIO5, y algunas otras más, sobrevivieron, y así obtuvimos nuestra lista de candidatos. Luego pasamos a estudiarlos uno por uno.

Nuestro gen contenía información para fabricar una proteína. Estudiamos los aminoácidos que formaban esta proteína y el orden en el que estaban unidos, y vimos que formaban una estructura muy típica con una función muy importante: marcar a otras proteínas de la célula que ya están viejas o que están defectuosas para ser destruidas. Cuando hace frío, muchas proteínas acaban dañadas, así que pensamos que era posible que nuestro gen se activara sólo en condiciones de bajas temperaturas para marcar estas proteínas y que fueran eliminadas. De esta manera, al no acumular componentes defectuosos en sus células, las plantas podrían resistir mejor al frío. Para ver si estábamos en lo cierto y merecía la pena seguir investigando en esta dirección, comprobamos que las plantas a las que les falta este gen (porque se lo hemos eliminado) no podían crecer tan bien a bajas temperaturas, como podéis ver en la imagen, donde la parte de arriba son plantas normales, y la parte de abajo son plantas sin CRIO5.

  

 Esta investigación ha de continuar, para que con toda la información que obtengamos seamos capaces de generar plantas que puedan aguantar temperaturas que normalmente no podrían, y además conseguir que produzcan alimentos. Aunque eso no sé cuándo será, ya que esta sociedad en la que vivimos sigue rechazando las plantas transgénicas por sistema, sin realmente plantearse los beneficios que pueden aportarnos ni darse cuenta de que no son alimentos tan peligrosos como nos han querido hacer creer. Pero esto es tema para otro post ;)       

Cristina Marí Carmona.

Los agricultores siguen pidiendo transgénicos

El Magrama acaba de publicar los datos de cultivo de Maíz Transgénico en España. Sigue la tendencia de aumentar cada año la siembra con cifras de dos dígitos respecto al año anterior. Este año el incremento ha sido del 18%. Por lo tanto el fracaso que anunciaba Greenpeace en Febrero del 2012  parece que no era tal. Han quedado a la altura de los mayas en eso de vaticinar desastres. Definitivamente no es lo suyo. Las cifras son sorprendentes por cuanto recordemos que el Maíz MON810 es una variedad muy antigua y hoy en día hay en el mercado variedades mucho más eficientes. No obstante, la resistencia al taladro hace que gane de calle a otras variedades con mayor productividad (en ausencia de plagas). Otra cosa que parecen no entender los grupos antitransgénicos es que si este maíz ha triunfado es por un único motivo, por que a los agricultores les sale rentable y compran las semillas cada año. Si no fuera útil, los agricultores habrían dejado de comprar la semilla hace tiempo y este maíz ya no existiría, como ha pasado con muchísimas variedades de especies cultivadas. De hecho, el primer tomate transgénico que salió al mercado fue un fracaso porque tenía un sabor bastante anodino y el público lo rechazó, no por otro motivo. Por lo tanto el maízMON810 existe porque le campo lo pide, por mucho que se empeñen algunas organizaciones en inventarse conspiraciones. 

Están hechos unos pitonisos.

Una anécdocta que ejemplifica porque ha triunfado el maíz transgénico la escuché en una conferencia de Quima Messeguer. Hace años su grupo hizo un estudio de coexistencia en una zona de Cataluña donde se plantaba maíz transgénico y maíz convencional. La duración del estudio estaba prevista en 5 años, pero se tuvo que acortar porque en pocas cosechas, la mayoría de los que plantaban maíz convencional se pasaron al transgénico porque les era más rentable. Se quedaron sin parcelas de maíz no transgénico para comparar.

Y las cifras confirman esta tendencia. Se han sembrado 136.962,45 hectáreas de maíz transgénico en 2013, lo que supone un incremento de 20.655,85 hectáreas. Insisto un 18% de aumento respecto al año anterior. Esto implica que un 32%  del maíz que se cosecha en España es transgénico y que la producción total ha aumentado un 2%, agua bendita en estos tiempos de crisis que un sector aumente el rendimiento. 

El maíz Bt en España ¿un fracaso?

Yendo por comunidades autónomas Aragón sigue encabezando la superficie sembrada, seguida de Cataluña y Extremadura. Pero este año tenemos un dato sorprendente. Donde más ha crecido el maíz transgénico ha sido en Andalucía, comunidad en la que se han alcanzado las 14.078,53 hectáreas, lo que supone un crecimiento del 35% respecto al año 2012. Especialmente meritorio si tenemos en cuenta que en Andalucía son muy activas (y generosamente financiadas) organizaciones como la Plataforma por una Andalucía Libre de Transgénicos, cuyo objetivo es solicitar el bloqueo de este tipo de cultivos, y que algún partido político amagó con solicitar la prohibición de los transgénicos. Por lo que hemos visto sin éxito y sin contar con el apoyo de los agricultores. El caso es especialmente hiriente si consideramos que Andalucía y el sector de algodón en concreto, es uno de los más afectados por la restrictiva política europea, tanto que está al borde de la desaparición. En el año 1997 se hicieron los primeros ensayos con algodón transgénico en Cabezas de San Juan (prov. de Sevilla) y se constató que se adaptaba perfectamente a la zona, pero luego vino la prohibición de Bruselas... hasta ahora. Creo que estos datos indican que el campo andaluz está diciendo alto y claro que quiere transgénicos, como cualquier trabajador quiere todo aquello que le facilita su trabajo. Me pregunto que tienen que decir a estas cifras los partidos políticos que propugnan la prohibición de los transgénicos. 

Andalucía creciendo a pasos agigantados

¿Cuál será la tendencia en los próximos años? El futuro es algo incierto debido a que el año que viene caduca la patente del maíz. Esto es una ventaja (se abaratará el precio de la semilla), pero abre una incertidumbre. Si ahora tenemos unas estadísticas tan precisas es porque la ley obliga al productor de la semilla a hacer un seguimiento del cultivo. El año que viene ya no hay propietario... ¿quien tiene que hacer este seguimiento? Esperemos a ver que decide el ministerio, que como suele pasar, será a última hora. Mientras tanto queda claro que los transgénicos son una tecnología que sigue contando con gran aceptación en nuestro campo y que hacen que por lo menos en algo, seamos líderes en Europa. 

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¡Traduciendo la ciencia!

En una reunión social, casi siempre preguntas o te preguntan ¿qué haces en tu trabajo?. Hay que reconocer que cuando se trata de ciencia, es complicado saber usar palabras que todas las personas puedan comprender. Ayer me reuní con mis amigas del colegio y cuando me preguntaron sobre el tema de mi proyecto de tesis decidí explicarles, traducirles lo que hago, así:

Trabajo con plantas, para fines de investigación se utiliza una planta modelo que es Arabidopsis thaliana.  Como saben, todo ser vivo posee su información genética, que para éste es lo mismo que el manual de indicaciones de funcionamiento para un electrodoméstico. Yo estudio una de esas indicaciones, una proteína llamada eIF5A. 

La información genética sufre tres procesamientos: replicación, en la cual la información genética es duplicada; sería como copiar idénticamente el manual de indicaciones. Sin embargo este manual está formado por palabras desordenadas, para lo cual es necesaria la transcripción; proceso por el cual la información genética o ADN se transcribe a ARN. En el caso del manual, la transcripción sería como ordenar las palabras y darle sentido a todas las indicaciones de funcionamiento del electrodoméstico. El último procesamiento que sufre la información genética es la traducción, proceso en el que podría intervenir eIF5A. 

Se conoce poco sobre el papel que desempeña eIF5A, hasta hoy ha sido implicada en varias funciones de las células incluyendo la iniciación y la elongación de la traducción, procesos que permiten la formación de las proteínas y consecuentemente la correcta función de los procesos de las plantas. El proceso de traducción sería análogo a tener el manual del electrodoméstico mencionado pero en un idioma desconocido; para lo cual eIF5A viene a ser el diccionario que nos permite comenzar y continuar la traducción de las indicaciones de dicho manual. 

Otras funciones que cumple es la progresión del ciclo celular, la supervivencia de las células. Además interviene en la muerte de los tejidos de hojas, flores y frutos (Hopkins, 2008).

En plantas existen tres isoformas de esta proteína (eIF5A1, eIF5A2 y eIF5A3) , que se expresan en distintas partes de la planta y bajo determinadas condiciones. Es algo así como los jugadores de campo de un equipo fútbol, que tienen tres posiciones distintas: defensas, mediocampistas y delanteros. A pesar de tener posiciones distintas, todos pertenecen al mismo equipo y actúan en un partido de fútbol dependiendo de las condiciones del mismo. De la misma manera las tres isoformas de eIF5A son del mismo “equipo”, aunque tengan distintas formas.

Uno de los objetivos de mi proyecto, es conocer si cada una de las isoformas de eIF5A interaccionan con ellas mismas y entre ellas, por ejemplo si eIF5A1 interacciona con ella misma o también con eIF5A2/3. Para esto se utiliza una técnica biotecnológica llamada Complementación Fluorescente Bimolecular, BiFC, por sus siglas en inglés. 

Esta técnica se basa en el uso de una proteína que emite fluorescencia bajo determinada longitud de onda; la fluorescencia puede ser observada bajo el microscopio. Esta proteína se llama proteína amarilla fluorescente YFP, por sus siglas en inglés, y para poder utilizarla “la divido en dos fragmentos”. El primer fragmento se une a eIF5A1, por ejemplo, y el segundo fragmento a eIF5A2. Si eIF5A1 interacciona con eIF5A2, entonces esta interacción permite que los dos fragmentos de YFP se unan y se reconstituye la proteína emitiendo la fluorescencia. De darse el caso contrario, si no existiera interacción, como eIF5A1 y eIF5A2 no tendrían contacto alguno, no habría oportunidad de que YFP se reconstituya y por ende produzca fluorescencia. 

Este procedimiento sería similar a tener una bombilla de luz y una boquilla conectada a la corriente eléctrica, tanto el bombillo como la boquilla tienen adheridos imanes en sus extremos. YFP estaría compuesta por la bombilla y la boquilla y los imanes serían cualquiera de las isoformas de eIF5A; si los dos imanes interaccionan; es decir si la bombilla tiene adherido un imán de polo positivo y la boquilla un imán de polo negativo; o viceversa; gracias a que los polos opuestos se atraen, se produciría luz debido a que la bombilla se conectaría con la boquilla. Caso contrario, si los dos polos fueran iguales, no se produciría luz. Lo mismo sucede con las proteínas eIF5A.

Otro de los objetivos de mi trabajo de fin de máster es saber de qué manera afecta la ausencia de eIF5A en la información genética de las plantas al desarrollo de las células del xilema de las mismas. El xilema es el tejido conductor de agua, sales minerales y otros nutrientes desde la raíz hasta las hojas. Se divide en dos tipos de tejidos: primario y secundario. Yo estoy analizando el xilema primario, porque me da información sobre el estado de madurez de la planta. Este tejido primario está compuesto por cuatro tipos celulares: anular, espiral, reticular y punteado. Los tipos anular y espiral maduran cuando la planta está aún en crecimiento y los tipos reticular y punteado maduran únicamente cuando la planta ya ha completado la elongación de su tallo; por lo que se encuentran en plantas que ya han llegado a su edad adulta.

Uno de los experimentos que realicé fue el recuento de los tipos celulares del xilema primario. Para esto utilizo tres genotipos de Arabidopsis distintos, es decir tres grupos de plantas con información genética diferente que a su vez son distintas físicamente. Estas son: un grupo de plantas normales, otro de plantas mutantes que son enanas, y el tercer grupo de plantas mutantes eIF5A, significa que no poseen el gen y en las cuales el tallo crece considerablemente más que en una planta normal, durante el mismo tiempo.

Para poder realizar el recuento se toma la porción de la planta que une la raíz con el tallo, se extraen las células del xilema mediante un proceso químico-térmico y con la ayuda de un colorante se observan en el microscopio los distintos tipos celulares del xilema. 

Estos dos objetivos, entre otras cosas, he estado realizando en mi proyecto de fin de máster. 

Bibliografía

Hopkins, M. (2008). Eukaryotic Translation Initiation Factor 5A Is Involved in Pathogen-Induced Cell Death and Development of Disease Symptoms in Arabidopsis . Plant Physiology , 148, 479–489 .

Carla Almendáriz. 

¡ESTE FRUTO ESTÁ ENDEMONIADO

Soy Amparo, estudiante del máster de Biología Molecular y Celular de Plantas que oferta la Universidad Politécnica de Valencia. Estos meses estoy realizando allí mi proyecto final de máster. Como último trabajo, Jose Miguel Mulet (para los alumnos JM) nos ha mandado un trabajo en el cual tenemos que explicar nuestro proyecto de manera que lo pueda entender todo el mundo. Pues bien, ahí va.

Concretamente trabajo con una planta modelo que se llama Arabidopsis Thaliana, que sería como el ratón con el estudio en animales. Se trata de una planta que en la naturaleza es una mala hierba. Para algunos estudios, esta planta es muy interesante porque es fácil de cultivar, sobre todo porque tiene un ciclo de vida muy rápido (en el invernadero de 8 a 10 semanas).

En mi caso, estudio la forma de una parte de este fruto. Arabidopsis tiene un fruto de unos 3cm de longitud y tiene una forma cilíndrica donde su interior alberga las semillas. A mí me recuerda a la forma de una judía verde “boby” pero mucho más pequeña. Os pongo una foto de ambas.

                              

En el laboratorio donde realizo mi proyecto se dedica a estudiar el desarrollo del fruto en plantas. Para explicarlo de una forma sencilla, lo explicaré con un ejemplo que nos resulta más cercano a todos. En plantas, el fruto podría comparase, en humanos, con una mujer embarazada que está gestando un hijo. En plantas pues, la semejanza sería el fruto que recubre la semilla, que es lo que posteriormente dará una nueva planta. Pues bien, todo el proceso por el que pasa una mujer mientras está gestando un hijo, está gobernado por muchos tipos de moléculas. En mi caso, de entre todas ellas, se encuentran los que yo estudio y son “genes devil”. Estos genes se encargan del desarrollo de una parte del fruto. Como en humanos, extremidades, ojos, órganos… todo forma parte del desarrollo del embrión. En mi caso, lo estudio pero en plantas.

Yo estudio una de estas moléculas que intervienen en el proceso de desarrollo del fruto (genes devil). Se conocen desde el 2004 (1). Se descubrieron porque los investigadores estaban buscando mutantes en este tipo de plantas, y vieron que las plantas con mucha cantidad de esta molécula tenían unos frutos muy llamativos, con lo cual, decidieron ver de qué se trataba. Tienen el nombre “devil” porque sus frutos adquieren una forma diferente a los normales. Como podéis ver en la siguiente imagen, comparados con los normales, hay una zona de la que les salen como dos cuernos, lo que recuerda a un demonio. Una de las cosas más divertidas para los científicos es ponerle nombre a las cosas que descubren. Además, como dice mi jefa: “quien tiene un fenotipo, tiene un tesoro”. Quiere decir, como en este caso, que si tu planta tiene un aspecto muy diferente al aspecto normal que tiene la planta, es mucho más llamativo y visual trabajar con ella.

Para hacer que el fruto produzca más devil de lo normal y tenga esa forma “endemoniada”, se utilizan plantas transgénicas. Como inciso decir que no tengo como objetivo dar mi opinión sobre los transgénicos aquí, pero podéis imaginar cuál es mi opinión sobre ellos si en mi proyecto estoy utilizando dicha tecnología.

El objetivo de mi trabajo es conocer la función de estos “genes devil”, para saber qué demonios hacen en la planta y si interaccionan con otras moléculas. Como podéis imaginar y como todo trabajo de investigación es una ardua labor, la cual necesita de mucho tiempo y dedicación.

Espero haber cumplido el propósito de este post, explicar de una manera sencilla a gente que no tiene por qué saber de ciencia de qué trata mi proyecto.

(1)   http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14871303/

Amparo Primo Capella, en twitter @Mariamparoooo

El Cambalache ecologista Francés: Nucleares por transgénicos.

Una de las cosas que he venido denunciando en este Blog es la extraña política de muchas organizaciones ecologistas, con Greenpeace a la cabeza, según la cual lo que es malo en un determinado país, no lo es en otro. Por ejemplo los transgénicos, que son un tema importantísimo en Europa, pero en Estados Unidos no merecen ni siquiera ser tema de portada. 

Los transgénicos, misteriosamente desparecidos de Greenpeace USA (comparación de los menús desplegables que aparecen en las dos webs)

El caso es especialmente sospechoso en Francia, como he denunciado anteriormente, donde hay una furibunda campaña antitransgénica, pero la agresiva política pronuclear del gobierno galo solo tiene una respuesta testimonial por parte de los partidos verdes y de las organizaciones ecologistas. Ya apareció un cable de wikileaks en el que se apuntaba a un pacto tácito entre "Amigos de la Tierra" y "Greenpeace" con el gobierno para hacer la vista gorda en el tema nuclear y cargar las tintas en los transgénicos. Recordemos que el gobierno francés no se anda con remilgos a la hora de presionar a los ecologistas, y que estos tampoco están para sacar mucho pecho, después del hundimiento del Rainbow Warrior por parte de los servicios secretos franceses. Tampoco olvidemos que detrás de esta política se encuentran los intereses económicos franceses. Por una parte Francia es una potencia en ingeniería nuclear y por otra sus principales multinacionales de la alimentación (Carrefour y Auchan/Alcampo) han optado por la bloquear a los transgénicos como medida proteccionista para evitar competencia de importaciones de Estados Unidos. De esa manera se explica la generosa subvencién de estas dos multinacionales que recibe Seralini para patrocinar sus chungui-estudios que dicen lo que el que paga quiere que digan (al final todo es dinero). 

Seralini, científico a sueldo de los intereses franceses (y premios comprados).

Bueno, pues ahora ha llegado al confirmación definitiva de lo que era un secreto a voces. Françoise Fillon, antiguo primer ministro, en una reciente entrevista a la revista "Les Echoes" habla de la necesidad de Francia de recuperar el tiempo perdido y el liderazgo estratégico en ciencia, y entre ella incluye la biotecnología. Y señala el error claramente:

Trois focus

Biotechs et précaution. Parmi les secteurs indispensables au progrès et à pousser davantage, François Fillon cite d’emblée les biotechnologies. « La France a à la fois un passé, une expérience, une excellence, mais pour des raisons largement liées au principe de précaution, nous avons pris beaucoup de retard. Ce secteur d’excellence pour la France conditionnera vraiment le fait d’avancer ou pas dans le débat sur les OGM. Nous avons pris des positions très fermées via le Grenelle dans une sorte de « deal » de Nicolas Sarkozy avec les écologistes : le nucléaire contre les OGM. Mais qui peut dire aujourd’hui que dans cinquante ans, le nucléaire sera plus important que les OGM ? »

Que traducido vendría a decir:

Biotecnología y precaución: François Fillon cita a la biotecnología como un sector indispensable en el que se debe dar un paso adelante. "Francia tuvo una vez una experiencia, una historia, una excelencia, pero por razones del principio de precaución, ahora nos hemos quedado atrás. Este sector de excelencia para Francia determinará que tengamos que dar un paso adelante en el debate de los OGMs. Hemos adoptado una posición muy inmovilista por una especie de pacto de Nicolas Sarkozy con los ecologistas: Nucleares contra OGM. Pero quien puede decir a dia de hoy que dento de 50 años las nucleares serán más importantes que los OGM"

Como vemos, todo es un tema económico, en el que parece que todos han salido ganando. Francia protege a su industria y las organizaciones ecologistas, que recordemos, la mayoría viven de subvenciones públicas, son convenientemente apesebradas para protestar solo de lo que le conviene al gobierno. Ahora Francia se ha dado cuenta que no puede quedarse atrás en esta política y se plantea, en un futuro cercano, cambiar esta estrategia. Recordemos que los científicos franceses han seguido desarrollando transgénicos y ya disponen, entre otras cosas, de viñas tolerantes a determinadas enfermedades. Por lo tanto, al final, todo es dinero. Ser ecologista también. 

François Fillon confirma lo que dijo wikileaks.

Por cierto, no es por jugar a ser adivino, pero parece que se va cumpliendo alguno de los vaticinios que hice en uno de los primeros posts de este blog, titulado "El fin de la Francia Antitransgénica" Escrito en diciembre del 2010.

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Plantas transgénicas contra el veneno de serpiente.

Las plantas producen de forma natural una gran variedad de compuestos que se han utilizado durante miles de años para prevenir y curar enfermedades. Sin embargo, en las últimas dos décadas se ha ampliado el abanico de moléculas que pueden ser producidas en plantas con fines terapéuticos, sobrepasando la barrera natural y consiguiendo, por ejemplo, la obtención de vacunas contra la gripe, insulina humana o anticuerpos antitumorales. Así nació la disciplina que actualmente se conoce como Molecular Farming, y que ha sido posible gracias a la ingeniería genética, técnica que permite manipular un fragmento de ADN (material genético) de un organismo, e introducirlo en otro.

 

Una posible solución a muchos problemas de salud

  

Las plantas no son los primeros ni los únicos organismos donde se ha aplicado la ingeniería genética para obtener compuestos de interés terapéutico. La técnica fue utilizada primero en bacterias y levaduras (y sigue siendo utilizada) y más tarde en células animales y en plantas. Las plantas poseen algunas ventajas respecto a otros organismos ya que, en primer lugar, su cultivo supone un bajo coste y es escalable al nivel de producción agrícola, y en segundo lugar, son un sistema seguro ya que no transmiten virus ni microorganismos peligrosos para el ser humano.

Un problema de salud muy desatendido a nivel mundial es el envenenamiento producido por mordeduras de serpiente, sobre todo en zonas rurales pobres de Latinoamérica, África, Asia y Oceanía. Los síntomas son variables y es frecuente la amputación de extremidades afectadas. Las más graves pueden causar hemorragias fatales e incluso la muerte. Los tratamientos actuales consisten en administrar al paciente moléculas terapéuticas (anticuerpos) por vía intravenosa obtenidas a partir de la sangre de animales a los que se les ha inyectado previamente pequeñas dosis del veneno. Así, los anticuerpos administrados actúan en la sangre humana uniéndose a las moléculas dañinas (toxinas) que componen el veneno y neutralizándolas. Sin embargo, estos tratamientos se producen en menor cantidad de la que se necesita y a precios inasequibles para la mayoría. Por ello, la producción de estas moléculas terapéuticas en plantas se presenta como una alternativa prometedora para la obtención de un tratamiento eficaz y a bajo coste.

Grave necrosis en un niño de 11 años dos semanas después de haber sido mordido por una serpiente de cascabel en Ecuador.

Una línea de investigación en este campo se desarrolla en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP-CSIC, Valencia). En ella, mi trabajo junto con otros miembros del grupo ha consistido en producir anticuerpos de pequeño tamaño contra venenos de serpiente en plantas de la especie Nicotiana benthamiana. Estos pequeños anticuerpos se obtienen exclusivamente de camélidos (camellos, llamas) y han probado ser eficientes en el tratamiento de distintas enfermedades. Concretamente, hemos producido versiones de estos anticuerpos unidos a otra molécula, denominada albúmina sérica humana (HSA), que es muy abundante en la sangre humana. Entre las funciones que desempeña la HSA están el transporte de fármacos y el aumento de su tiempo de acción en la sangre, por lo que unir esta molécula a los anticuerpos contra venenos de serpiente podría aumentar su eficacia.

Hasta ahora, se ha probado que estas nuevas moléculas terapéuticas se producen de forma satisfactoria en la planta, y además poseen una elevada capacidad para unirse a las toxinas de los venenos de serpiente. Sin embargo, estos ensayos son preliminares y no prueban que los anticuerpos sean capaces de neutralizar dichas toxinas en el torrente sanguíneo. Los ensayos futuros irán dirigidos a determinar el potencial terapéutico de estas moléculas en modelos animales.

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 Irene Albaladejo Carrasco

El Futuro de la Alimentación

Conferencia sobre el futuro de la alimentación que dí en la 3ª edición de El Ser Creativo, en noviembre del año pasado en Madrid. Espero que os riais un rato.

¿Comemos o conducimos? Euphorbia lathyris tiene la respuesta

Casi sin darnos cuenta el consumo energético está presente en nuestro día a día cotidiano desde las primeras horas de la mañana con el sonido del despertador, como en la necesidad de transporte o en el uso de climatizadores en nuestros lugares de trabajo. Los combustibles fósiles han sido ampliamente explotados durante muchos años y han cubierto en gran medida nuestras necesidades energéticas. Estos combustibles fósiles, sin embargo, presentan una serie de inconvenientes, principalmente su agotamiento. Por esta razón es importante desarrollar fuentes alternativas de energía para garantizar el abastecimiento a generaciones futuras.

Para clasificar la energía alternativa la dividiré en dos grandes grupos, las cuales cubren distintas necesidades. El primer grupo abarca las fuentes que producen energía eléctrica, como la energía solar, eólica o hidroeléctrica. El segundo grupo incluye los biocombustibles o la energía obtenida a partir de plantas que se obtiene en estado líquido. En esta nota me centraré principalmente en este segundo grupo de energía renovable.

La energía alternativa es todo un reto para la ciencia. Es cierto que hoy en día disponemos de eficaces sistemas de explotación de los combustibles fósiles, mientras que la obtención de energía a partir de los organismos vegetales está algo más limitada. Sin embargo los biocombustibles tienen grandes ventajas frente a los combustibles fósiles. La principal ventaja, como ya he mencionado, es que se trata de una energía renovable y por lo tanto inagotable. Además el uso de biocombustibles conlleva la reducción neta de emisiones de CO2 (dióxido de carbono) a la atmósfera.

Inicialmente se recurrió al uso de especies utilizadas para el consumo alimenticio para la obtención de biocombustibles de primera generación. Entre las especies mayormente utilizadas para la obtención de bioetanol a partir de la fermentación de azúcares destacan el maíz en EEUU y la caña de azúcar en Brasil. Otros cultivos como la colza y la soja se han utilizado para obtener biodiesel.

En este punto surge la pregunta del millón: ¿está bien utilizar cultivos alimenticios para la producción de biocombustibles? Si piensan que no es lo más ético, tengo una noticia para darles. Los biocombustibles de segunda generación son lo que se obtienen a partir de cultivos no alimenticios, o de residuos forestales y agrícolas, es decir, material vegetal no utilizable para el consumo alimenticio humano. La celulosa obtenida de la biomasa vegetal es degradada por enzimas hasta obtener azúcares que luego son fermentados para producir el bioetanol. Sin embargo estos cultivos tienen procesos que resultan muy caros debido al precio de las enzimas utilizadas para degradar la celulosa.

Como una alternativa les presento a Euphorbia lathyris. Además de ser un cultivo no alimenticio tiene la ventaja de adaptarse muy bien a distintos ambientes y ser tolerante a la sequía. Además a partir de esta planta se puede obtener tres productos distintos. El biodiesel obtenido del aceite de las semillas, la gasolina a partir de los hidrocarburos del látex producido por las células laticíferas, y el bioetanol por fermentación de azúcares simples. Una vez extraídos estos azúcares simples se pueden usar estos restos lignocelulósicos para obtener más azúcares simples mediante enzimas y nuevamente volver a procesos fermentativos para la obtención de más bioetanol.

Si bien E. lathyris no ha sido tradicionalmente estudiada en el campo de la biología, el amplio
aprovechamiento energético de esta especie ha sido el motor que ha impulsado proyectos
dedicados al estudio de esta especie, incluso a nivel molecular. A pesar de que hoy en día no se disponga de biocombustibles comerciales obtenidos a partir de E. lathyris, los resultados obtenidos así como las características anteriormente mencionadas, hacen de E. lathyris una especie de gran importancia en el campo bioenergético en los años venideros.

E. lathyris viene abriéndose puertas entre los biocombustibles del futuro. Ni dejaremos de comer ni dejaremos de conducir.


Daniela Engelbert
Máster IBMCP

El Enigma del Viroide

Uno de los problemas más graves al que deben hacer frente los agricultores son los virus vegetales. Estos microscópicos invasores son capaces de ocasionar grandes pérdidas económicas a través de una gran variedad de síntomas diferentes: disminución del crecimiento, manchas o decoloración, lesiones en hojas, flores o frutos,...etc. El principal problema de la virosis (es así como se denomina a cualquier enfermedad ocasionada por virus) es que una vez la planta ha sido infectada no hay tratamiento capaz de erradicarlo. Además de los virus, las plantas pueden sufrir la invasión de otro tipo de enemigos invisibles denominados viroides, capaces de causar una sintomatología muy similar a la de los virus.

Los viroides son patógenos que afectan exclusivamente a las plantas y que poseen una extraordinaria simplicidad en su composición, mayor incluso que la de sus compañeros los virus, por lo que su gran capacidad de causar enfermedad resulta sorprendente. Asimismo, y precisamente por su simplicidad, las rutas por las que los viroides se mueven a lo largo de toda la planta para conquistarla son todo un enigma.

Una de las líneas de investigación que se lleva a cabo en el laboratorio de Virología Molecular de Plantas en el que colaboro persigue precisamente resolver dicho enigma. ¿Cómo son capaces los viroides de invadir por completo la planta careciendo de componentes tan esenciales como son las proteínas? ¿Secuestrarán algún componente presente en la planta para usarla en su propio beneficio? Partiendo de esta última hipótesis, se observó que en la savia (o específicamente en el floema, o savia elaborada en la jerga científica) de ciertas especies vegetales existe un componente, concretamente una proteína, capaz de unirse específicamente a los viroides. Dado que se sabe que los virus necesitan de un componente propio (denominado proteína de movimiento) para moverse a lo largo de la planta, este resultado nos acerca a comprender mejor cómo ocurre este proceso.

 

      Savia o exudado floemático. ¿Es  la clave?

 En este tipo de estudios, el empleo de especies de las Cucurbitáceas, como son la calabaza, el pepino, la sandía o el melón, es especialmente interesante. Por un lado, estas plantas son capaces de producir grandes cantidades de savia, y por otro, se trata de una familia vegetal cultivada en casi todo el planeta y que posee una gran importancia económica. Las últimas estadísticas realizadas por la FAO (Organización para la Alimentación y la Agricultura) indican que la producción de estos cultivos alcanza aproximadamente los 195 millones de toneladas en todo el mundo.

 

               Las Cucurbitáceas, de todos los tamaños y colores

      Por tanto, no resulta descabellado suponer que una mejor comprensión del mecanismo por el cual los viroides producen enfermedades en este y otros cultivos podría traducirse en un aumento de la producción y mejora de las características agronómicas de los mismos, suponiendo un beneficio tanto para los agricultores como para nosotros, los consumidores

María Tortosa Viqueira

Esqueletos contra virus: la batalla de Endor en la guerra vegetal de los mosaicos

Actualmente, los virus son responsables de parte de la disminución en la producción agrícola y su combate se realiza básicamente mediante métodos químicos. Sin embargo, las plantas también son capaces de reaccionar y defenderse por sí solas, utilizando una serie de mecanismos naturales para esto.

Un virus es un pequeño agente infeccioso que necesita introducirse en el interior de las células vivas de un organismo para el desarrollo de su infección. El pequeño tamaño de los virus, su simplicidad estructural y su falta de actividad metabólica limita significativamente el tipo de procesos que los virus son capaces de emprender por sí mismos.   

AMV tiene una distribución mundial, ocasionando enfermedades en varios cultivos de importancia económica, entre ellos la papa, la alfalfa, la soja y el trébol blanco.

El AMV hace que las hojas presenten dibujos característicos tipo mosaico de colores.

Figura 1  Hojas de soja infectada con AMV.

 Es un virus con una elevada expresión de la proteína de cubierta (CP) y que requiere para su infección. Se trata de una proteína multifuncional que participa en diferentes fases del ciclo de infección de AMV.

En este laboratorio observaron la interacción de la CP de AMV con la proteína  2-oxoglutarato oxigenasa dependiente de Fe(II) (2OG).

La proteína 2OG, es una proteína desconocida que forma parte de una gran familia de oxoglutarata dioxigenasas dependientes de Fe(II). En plantas, participa en la síntesis de algunas hormonas, pero actualmente ha incrementado el interés de esta proteína debido a su intervención en la interacción planta-patógeno, observada en la inducción del sistema defensivo de Arabidopsis thaliana frente a un parásito.

Parece existir un reconocimiento entre CP de AMV y 2OG. ¿Es posible que esta interacción afecte a la infección de AMV favoreciendo a la planta? ¿O es una proteína que ayuda a la infección del virus?

Los resultados obtenidos, indican que una elevada presencia de 2OG produce una reducción del tamaño de los focos de infección en las hojas infectadas de AMV. Se confirma que se produce la interacción de virus y la proteína 2OG.  Lo cual plantea dos  nuevas hipótesis,  la infección de virus, se ve afectada por que 2OG participa favoreciendo a la planta. O se debe a la gran acumulación de 2OG (que en condiciones naturales no se produce) que reduce el desplazamiento del virus al núcleo y al nucléolo.

A partir del efecto observado, incrementó el interés del estudio de esta proteína.  2OG se  ha localizado en el los microtúbulos del citoesqueleto de la célula vegetal.

Localización de la proteína 2OG.  

Los filamentos que se observan en la figura 2  es donde se localiza 2OG. La construcción utilizada es GFP:2OG (GFP es una proteína fluorescente de color verde, que es utilizada como marcador molecular).

                 

El citoesqueleto es un red tridimensional de proteínas que proporcionan una función estructural y dinámica. En las células eucariotas, consta de microfilamentos (MF), filamentos intermediarios (FI) y microtúbulos (MT). MT es uno de los principales componentes del citoesqueleto y en las células vegetales tiene una función dinámica con movimientos coordinados y dirigidos.

En ocasiones también se ha localizado la CP en esta red tubular. Mediante el uso de drogas que altera los MT, los resultados indicaron que los MT pueden ser una de las vías de transporte intracelular que utiliza AMV.  

La localización de 2OG y el desplazamiento del virus en esta misma red, parece permitir la interacción entre estos dos. Pero tras los experimentos realizados, no se asegura la función de esta interacción. Sin embargo, se podría confirmar mediante transgénicas, en las que no se exprese la proteína 2OG, la función de esta proteína en la interacción con CP. ¿Ayuda a la planta o favorece al virus?

Gabrielle Shira van Beest