Winter is coming es el lema de la Casa Stark en Game of Thrones, pero también el de las plantas, pues estas también son capaces de detectar la llegada temprana del invierno. De hecho, son particularmente hábiles para adelantarse a los cambios de estación. Como buenas planificadoras, preparan todo para atravesar una de las épocas más hermosas a nivel visual pero también de las más desafiantes para los seres vivos.

Los investigadores estaban intrigados por ello, en especial, en el contexto de un cambio climático que está modificando la disponibilidad de recursos como el agua en el ambiente.

En un esfuerzo por determinarlo, descubrieron que la expresión genética juega un papel importante en su capacidad para detectar, adaptarse a los cambios en su entorno o “migrar”. El estudio se publicó en la revista Developmental Cell.

La “estacionalidad” de las plantas

Durante mucho tiempo, la ciencia ha intentado comprender la conocida estacionalidad de las plantas. Sabemos, por ejemplo, que su florecimiento es clave paracasi toda la producción agrícola; para planificarla, es útil saber cada cuánto tiempo lo hacen y las condiciones en las que lo hacen.

Hasta ahora, se sabe que las plantas pueden detectar los cambios en la duración de la luz solar en el día, e incluso la llegada del anochecer o el amanecer. De hecho, estudios previos han identificado los genes que se empiezan a expresar a medida que los días se alargan en primavera. Estos también le indican a la planta que ha llegado el momento de florecer.

En cambio, en el invierno los días se vuelven más cortos, premisa que llevó a los científicos a creer que los procesos genéticos observados en la primavera se invertían. Sin embargo, la historia parece ser diferente.

Los genes que ayudan a las plantas a lidiar con el invierno

Para este nuevo trabajo, usaron la hierba Arabidopsis como modelo para explorar la forma en que las plantas detectan la llegada del invierno y los cambios en su expresión genética.

Primero etiquetaron los genes expresados por las plantas durante esta estación marcadores bioluminiscentes. Luego, simularon días de diferente duración en cámaras especializadas para el crecimiento de las plantas. Entonces observaron su respuesta.

Así descubrieron que, durante los períodos de disminución de la luz (como el invierno), las plantas expresan muchos genes con frecuencia: genes de invierno. Uno en particular, el PP2-A13, les permite sobrevivir los días más cortos de la estación fría, por ejemplo. También descubrieron que la expresión de este y otros está controlada por redes metabólicas diferentes al sistema que controla la floración.

“A menudo pensamos en el invierno como una época de inactividad para las plantas, pero en realidad es una época de mucha actividad celular”, dice Joshua Gendron, profesor asociado de biología molecular, celular y del desarrollo en la Universidad de Yale. “Una planta necesita tomar toda la energía utilizable y almacenarla o usarla para sobrevivir al invierno”.

Un sistema diferente al metabólico

Parece que las plantas tienen un sistema de medición de la duración del día que además las ayuda a mantener sus recursos y, por ende, su salud en el invierno. A medida que los días se hacen más cortos, las plantas entran en modo ahorro y reciclaje convirtiendo los nutrientes en almacenamiento de invierno para evitar el hambre. Y lo hacen incluso durante días cálidos con mucha humedad alrededor.

Los cambios en la expresión genética de Arabidopsis abren un abanico de implicaciones para otras especies considerando el cambio rápido que experimentan los climas del mundo. Tanto los agricultores como los conservacionistas deberían tenerlos en cuenta a la hora de reubicar las plantas que, por cierto, están migrando hacia las alturas en busca de frescura.

Referencia:

A metabolic daylength measurement system mediates winter photoperiodism in plants. https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(21)00599-2

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