Increíble lo que podemos aprender de las plantas

¿Por qué las plantas utilizarían un método aparentemente ineficiente para controlar la producción de almidón? Apretar el freno y el acelerador al mismo tiempo no parece ser una buena técnica de manejo, pero científicos del Instituto Weizmann han descubierto que las plantas dirigen algunos de sus principales procesos exactamente de esta manera.   Un equipo […]

¿Por qué las plantas utilizarían un método aparentemente ineficiente para controlar la producción de almidón? Apretar el freno y el acelerador al mismo tiempo no parece ser una buena técnica de manejo, pero científicos del Instituto Weizmann han descubierto que las plantas dirigen algunos de sus principales procesos exactamente de esta manera.

Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Avihai Danon, del Departamento de Ciencias Botánicas y Ambientales, compuesto por el becario postdoctoral Dr. Erez Eliyahu, y los estudiantes de posgrado Ido Rog e Inbal Dangoor, investigó los mecanismos que controlan la producción de almidón en las plantas. El almidón es el carbohidrato más común en la dieta humana. Las plantas comienzan a producir almidón cuando la luz de la mañana activa la fotosíntesis y cesan cuando la fotosíntesis disminuye en la noche.

Hace alrededor de 50 años, científicos descubrieron el interruptor de encendido de la producción de almidón: una enzima desencadenante que es activada a través de una serie de proteínas regulatorias, por el flujo de electrones generados durante la fotosíntesis.

Ahora en el nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences USA, científicos del Instituto Weizmann han descubierto el interruptor que apaga la producción de almidón.

Trabajando con una planta similar a la mostaza, llamada Arabidopsis, ellos descifraron la cadena bioquímica de eventos que detiene la producción de almidón en la noche. La disminución de luz hace que una pequeña proteína de señalización llamada ACTH4 pierda electrones y se oxide, lo que a su vez le hace transmitir rápidamente el mensaje de “alto” a la enzima productora de almidón.

Los científicos también descubrieron que este mecanismo se mantiene ligeramente activo a lo largo del día. Es como si la planta dirigiera la producción de almidón apretando el acelerador y el freno al mismo tiempo: activando la producción pero al mismo tiempo controlándola.

Cuando los científicos manipularon genéticamente la planta, eliminando los “frenos”, la producción de almidón se disparó cerca del 20 por ciento. Esto sugiere que en general, la eficiencia de la producción es sólo de alrededor del 80 por ciento, ya que el pedal de freno está activado todo el tiempo. En un futuro, esta investigación podría lograr aumentar la producción de almidón en cultivos agrícolas.

¿Por qué las plantas producen naturalmente almidón de una manera tan ineficiente?

Debido a que la intensidad de la luz, y con ello el ritmo de la fotosíntesis, generalmente fluctúa rápidamente a lo largo del día, la planta tiene que ajustar su metabolismo regularmente.

Particularmente la síntesis de almidón tiene que estar muy sincronizada con la fotosíntesis, para que los compuestos creados por las reacciones fotosintéticas sean prontamente utilizados.

De no hacerlo, las moléculas reactivas de oxígeno, llamadas radicales libres, que son derivados de la fotosíntesis, podrían acumularse de manera excesiva y dañar a la planta.

Al apretar el “acelerador” y el “pedal de freno” simultáneamente, la planta puede controlar su producción de almidón rápida y efectivamente al ajustar la potencia relativa de los dos procesos.

Mantener ligeramente apretado el pedal de freno todo el tiempo da espacio a un potencial incremento en la producción en caso de que la luz solar se vuelva extremadamente intensa de repente.

Mantener un pie en el freno es, por lo tanto, parte del sofisticado grupo de mecanismos de control que ha ayudado a las plantas a sobrevivir por más de cientos de millones de años