Una investigación constata la
importancia de los canales iónicos de las membranas celulares en diversas
funciones vegetales
Las plantas no tienen
pensamientos, pero responden de diversas formas a la gravedad o al tacto. Los mecanismos
celulares que subyacen a estas respuestas están siendo estudiados por Elizabeth
Haswell, biólogo de la Universidad de Washington en San Louis, Estados Unidos.
Sus descubrimientos han establecido, por ahora, que secuencias homólogas de los
genes que codifican el comportamiento de las células bacterianas, así como
determinados mecanismos de éstas, estarían en la base de la “sensibilidad
vegetal”. Dichos genes y mecanismos explicarían, por ejemplo, la capacidad de
las enredaderas para rodear enrejados o las reacciones de la Mimosa pudica.
Las plantas no tienen
pensamientos, pero responden de diversas formas cuando son tocadas o pisadas.
Esto es lo que afirma la biólogo Elizabeth Haswell, de la Universidad de
Washington en San Louis, Estados Unidos, en un artículo publicado por dicha
Universidad sobre sus investigaciones.
Haswell está especializada en
el estudio de los mecanismos celulares que subyacen a la “sensibilidad
vegetal”, una capacidad de las plantas que explicaría algunos de los
“comportamientos” de éstas, como el plegamiento o el trenzado de las hojas
alrededor de los enrejados, en el caso de las enredaderas.
Antecedentes bacterianos
En los años 80 del siglo XX,
investigaciones sobre las células bacterianas demostraron que éstas tienen
canales mecanosensitivos, poros diminutos que se abren cuando las células se
hinchan con agua y sus membranas se estiran. Esto permite que iones y moléculas
se precipiten fuera de las células. El agua sigue a los iones, la célula se
contrae, la membrana se relaja, y los poros se cierran.
Los científicos consiguieron
establecer los genes que codifican algunos de estos canales en el caso de la
bacteria Escherichia coli, desarrollando previamente unas células bacterianas
gigantes, los esferoplastos, producidas en cultivos de E. coli mediante la
adición de antibióticos.
El principal problema para el
estudio de los canales de iones ha sido siempre el pequeño tamaño de éstos, que
ha supuesto un desafío técnico enorme. Por eso, los científicos han utilizado
para sus trabajos células excepcionalmente grandes, como las células
bacterianas gigantes de E. coli mencionadas o como las células nerviosas
gigantes del calamar europeo.
A partir de estos análisis,
realizados con una técnica electrofisiológica conocida como “patch clamp” o
“control en parche” que permite medir las corrientes iónicas que se producen a
través de dichos canales, los investigadores han establecido que hay una gran
variedad de tipos de canales iónicos implicados en la transmisión de impulsos
nerviosos, y también en múltiples procesos biológicos que ocasionan cambios
rápidos en las células.
En concreto, se ha descubierto
que existen tres tipos diferentes: canales mecanosensitivos de amplia
conductancia (MscL), de conductancia reducida (MscS) y de mini conductancia
(MscM). Éstos se distinguen entre sí por la cantidad de tensión que se debe
introducir en ellos para hacer que se abran y por su conductancia.
Homólogos
vegetales Según Haswell, a partir del año 2000, los científicos comenzaron a
comparar los genes relacionados con los canales iónicos bacterianos con los
genomas de otros organismos. Descubrieron así que había secuencias homólogas de
dichos genes no sólo en otras bacterias, sino también en algunos organismos
multicelulares, incluidas las plantas. Interesada en la relación de estas
secuencias con la respuesta a la gravedad y al tacto de las plantas, la
investigadora y su equipo estudian actualmente los homólogos de estos procesos
y canales, en el caso de una pequeña planta conocida como Arabidopsis thaliana.
El estudio de la investigadora se basa en su sospecha de que podrá probarse que
los canales mecanosensitivos tienen una amplia variedad de funciones no sólo en
las células bacterianas, sino también en las células vegetales. A partir de
versiones mutantes de la Arabidopsis, destinadas al análisis del mecanismo
molecular subyacente a la decoloración y el crecimiento reducido de esta
especie vegetal, los investigadores han descubierto de momento que “en la
Arabidopsis existen10 homólogos de MscS y ninguno de MscL”, explica Haswell.
Además, otros homólogos de estos tipos de canales iónicos mecanosensitivos han
sido hallados no sólo en las membranas de las células vegetales, sino también
en cloroplastos (orgánulos celulares que se ocupan de la fotosíntesis) y en las
membranas de las mitocondrias (que son orgánulos celulares encargados de
suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular).
El papel de los canales mecanosensitivos Por otro lado, las muestras de
Arabidopsis con mutaciones en cada uno de los genes de codificación de los
canales mecanosensitivos permitieron constatar que dos de los 10 canales
estudiados –del tipo homólogo a los MscS- controlan el tamaño de los
cloroplastos, así como la división apropiada y la forma de las hojas. A partir
de todos estos resultados, la investigadora y sus colaboradores señalan que los
canales mecanosensitivos de las células vegetales se encargan no sólo de
descargar iones, sino también de hacer señales a toda la célula, y que deben estar
integrados en procesos de señalización comunes, como la respuesta al estrés
osmótico. Haswell afirma que las funciones de estos canales podrían explicar
incluso ciertos movimientos rápidos de las hojas, como los que se producen en
la especie Mimosa pudica cuando es tocada. Los descubrimientos de Haswell han
aparecido detallados en la revista Structure.
Esta noticia a sido extraída de (www.cienciaydocencia.ieslosmanantiales.com)
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