POR RAQUEL ROBERTI
Científicos del IFIByNE descubrieron el mecanismo molecular que regula la fotosíntesis. La investigación del equipo de Alberto Kornblihtt abre puertas para que en el futuro se controle el crecimiento y la producción agrícola.
Enormes. En un futuro, las hortalizas gigantes podrían darse más a menudo
Sabemos que las hortalizas más grandes del mundo son de Alaska, donde hay períodos de luz de 16 o 17 horas, pero no podemos modificar la ubicación del país, por ahora”. Así respondió Lino Barañao, ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (Mincyt), la inquietud sobre la posibilidad de que el descubrimiento realizado por el equipo del biólogo Alberto Kornblihtt dispare un cambio en la producción agrícola. Los científicos enrolados en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIByNE), dependiente del Conicet y de la UBA, descubrieron el mecanismo que regula la respuesta de las plantas a la luz. La revista Science publica y destaca esta investigación que abre una enorme puerta a la posibilidad de que el ser humano controle el crecimiento y la producción de sus cultivos.
“El trabajo es relevante no sólo a nivel de ciencia básica, en cuanto analiza un mecanismo molecular, sino porque estudia un proceso esencial para la supervivencia del planeta: la fotosíntesis. Para 2050 deberemos producir tanto alimento como en toda la historia de la humanidad; con los rindes actuales necesitaríamos una superficie equivalente a la de Brasil para alimentar a la población mundial. Muchos científicos podrían pensar que tal vez la fotosíntesis deba ser rediseñada; no llegamos a ese punto todavía, pero amerita ser estudiado en detalle”, agregó Barañao durante la presentación del estudio el miércoles 9 de abril.
El laboratorio que dirige Kornblihtt investiga el splicing alternativo, el mecanismo por el cual cada uno de los genes puede producir más de una proteína, lo cual aumenta la capacidad del genoma. “Tenemos 23 mil genes pero producimos más de cien mil proteínas. Siempre estudiamos este mecanismo en células animales, hasta que Ezequiel Petrillo, el primer autor de la investigación, me propuso estudiarlo en plantas”, señaló el biólogo.
Petrillo, a quien Kornblihtt calificó de “brillante”, se encuentra en Viena realizando su posdoctorado, financiado por la European Molecular Biology Organization y las Acciones Marie Curie de la Unión Europea. Quiere regresar al país y seguramente lo hará cuando termine su beca, para trabajar en el nuevo edificio que el Ministerio de Ciencia construye en la Ciudad Universitaria para el IFIByNE.
Después de seis años de investigación, en la que también participó Micaela Godoy Herz, becaria de doctorado en el laboratorio de Kornblihtt, los científicos determinaron que el cloroplasto –donde ocurre la fotosíntesis, un proceso por el que las células transforman sustancias inorgánicas en orgánicas a través de la luz– envía señales al núcleo de las células para que modifique o cambie la producción de proteínas (splicing alternativo).
“En el núcleo de la célula –explicó Kornblihtt– hay 27 mil genes, el 60 por ciento tiene splicing alternativo, puede producir dos o más variantes de proteínas. La proporción de esas variantes está regulada por la luz”.
Al recibir luz, el cloroplasto envía una señal al núcleo celular para que produzca mayor cantidad de, por ejemplo, la proteína At-RS31 (al estudiar un gen en particular), mientras que en los períodos de oscuridad o de baja intensidad lumínica la producción de esa proteína disminuye. Si las plantas se mantienen en la oscuridad sufren cambios importantes: son más pequeñas, amarillentas, la clorofila se degrada más rápidamente, hasta que mueren. Y algo similar sucede si se las somete prolongadamente a la luz. Es decir que cuando se interrumpe la natural regulación del splicing alternativo, las plantas son menos resistentes y tienen un desarrollo abortivo.
Durante el estudio, los investigadores demostraron además que esa señal que envía el cloroplasto al núcleo de las células puede viajar desde las hojas de la planta hasta los tejidos no fotosintéticos –como las raíces–, gatillando cambios similares en la producción de proteínas por parte de los genes que están en los núcleos de sus células.
“El cloroplasto es como un alien –comparó Kornblihtt–, entró a las células vegetales hace 1.500 millones de años. Era una bacteria que hacía fotosíntesis y entró a una célula; al principio vivieron en armonía pero con el tiempo y la evolución, sus genes migraron al núcleo de su anfitrión y perdió independencia, se volvió totalmente dependiente de la célula vegetal y esta de su invasora. Con esta investigación demostramos que el cloroplasto no sólo sirve para realizar la fotosíntesis sino que también controla la expresión de los genes de las plantas”.
El equipo de investigadores contó con la financiación de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica –dependiente del Mincyt–, del Conicet (sueldos de los becarios), del Howard Hughes Medical Institute, de la UBA, y de la Red Europea de Splicing Alternativo en la que la Argentina participó como país asociado durante los cinco años que estuvo en actividad.
El trabajo consistió en analizar qué tan mal le iría a una planta sujeta a situaciones extremas de luz u oscuridad muy prolongadas. “Pero también estudiamos la respuesta a una curva de intensidad de luz –aclaró Micaela Godoy Herz–. Vimos un efecto dosis-respuesta: a mayor intensidad de luz, mayor intensidad en el splicing alternativo”.
La becaria de doctorado también detalló el camino que seguirán para intentar responder las preguntas que quedaron pendientes en esta investigación: “Cuál es la señal que viaja del cloroplasto al núcleo y cuál la que viaja del tejido verde a la raíz. Queremos saber si es la misma o no. Trabajamos con células de plantas en cultivo a las que se les quita pared celular, lo cual nos permite realizar experimentos diferentes a los que haríamos con una planta. Por ejemplo, podemos incubarlas en luz u oscuridad para ver si producen alguna sustancia que, aplicada a otra célula o planta, modifique el splicing alternativo”.
Pero Micaela –quien ingresó al laboratorio como pasante veraniega a mitad de su carrera porque le interesaba “cómo se prenden y apagan los genes, cómo dan los genotipos y las formas, lo que vemos de los organismos vivos”– tiene más preguntas a las que quisiera responder: “Me encantaría saber qué le pasa al núcleo de la célula una vez que llega la señal del cloroplasto, independientemente de cuál sea la naturaleza de esa señal; si cambia la conformación de la cromatina, por ejemplo”.
La cromatina es la sustancia fundamental del núcleo celular, constituida básicamente por filamentos de ADN, y es uno de los temas sobre los que continúa investigando Alberto Kornblihtt, quien busca determinar “cómo está empaquetado el ADN en el núcleo celular”. Además, avanza en el splicing alternativo en células animales: “En la diferenciación neuronal y en cómo la luz ultravioleta del sol, que produce daño en la piel, influye en el splicing. Tenemos otro paper en prensa que saldrá en mayo en la revista Molecular Cell. De todas las investigaciones quizá la más avanzada es la de luz ultravioleta y daño en ADN”.
Con respecto a la investigación, Kornblihtt elige decir que los resultados no sirven para pensar estrategias para mejorar cultivos: “Puede en el futuro ser la semilla de alguna aplicación, pero en el presente no la tiene”. Sin embargo, admite la posibilidad de que “quizás en algún momento del futuro se pueda controlar ese mecanismo que regula el splicing alternativo de las plantas”. Está claro que sin plantas no habría vida animal en la tierra, ya que son el inicio de la cadena alimentaria. Y también está claro, en palabras de Barañao, “el rol indelegable del país como productor de alimentos”. De ambas afirmaciones surge una claridad más: el camino a seguir en las investigaciones.
De tal tío abuelo…
Por esas cosas de la vida en la Argentina, no se conocieron, pero llevan la misma sangre y el mismo apellido: Walsh. De Rodolfo ni falta hace mencionar algo, pero de Miguel, su sobrino nieto de 26 años, hay mucho por contar. Lo más importante en estos días es que recibió la beca del Clay Mathematical Institute, una de las más prestigiosas del mundo y que se otorga “a investigaciones de excepcional calidad y a candidatos que prometan convertirse en líderes” en su disciplina. Es un ejemplo más de la calidad de los científicos argentinos y de cómo mejoran su posicionamiento en el mundo.
Miguel nació en Almagro y se formó en la Escuela Argentina Modelo de Palermo como un “alumno normal”, según le contó a Nora Bär, del diario La Nación, el miércoles 9. Tan normal que la matemática era la materia que menos lo atraía, hasta que en el último año de su secundario descubrió el encanto de la disciplina.
Ingresó a la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA, se licenció en 2010 y doctoró en 2012, volcándose a investigar teoría ergódica (cómo evolucionan los sistemas con el tiempo) y teoría de números. Eligió el primer tema para su tesis con un problema abierto a la investigación: los “promedios ergódicos” (herramienta teórica para saber cómo se comportará el sistema que se estudia). Los resultados de su trabajo, que subió a Internet antes de publicarlos, provocaron que lo invitaran a investigar, entre otros sitios, en la Universidad de Oxford, adonde viajó en octubre pasado. Durante los próximos cuatro años podrá dedicarse sólo a investigar, ya que la beca cubrirá sus necesidades.
Fuente: http://www.tiempodesanjuan.com/notas/2014/4/12/gran-descubrimiento-argentino-54325.asp