Las plantas pasan toda su vida enraizadas en un solo lugar. Cuando enfrentan una mala situación, como una multitud de hambrientos herbívoros o un brote viral, no tienen la opción de huir, sino que en cambio deben luchar para sobrevivir. ¿Cuál es la clave de su defensa?, la química. Entender cómo las plantas evolucionaron este prodigioso vocabulario químico ha sido un prolongado desafío en la biología vegetal.
Decodificando el vocabulario químico de las plantas
Gracias a este continuo conflicto, las plantas han evolucionado como increíbles químicos, capaces de sintetizar cientos de miles de compuestos a partir de miles de genes. Estos químicos, conocidos como metabolitos especializados, permiten a las plantas sobrevivir a amenazas transitorias del medio ambiente. Lo que es más, algunos de estos compuestos benefician a los seres humanos, así más de un tercio de los fármacos medicinales derivan de estos metabolitos especializados.
Un equipo de científicos de Carnegie liderados por Seung Yon Rhee y Lee Chae, llevaron a cabo un análisis comparativo a gran escala de los genomas de las plantas para investigar cómo evolucionó el metabolismo especializado. agriculturers.com. Sus hallazgos, reportados en la revista Science, tienen grandes implicancias en la forma en que los científicos buscan nuevos metabolitos benéficos en las plantas.
Para realizar el estudio, el equipo desarrolló un sistema de canales computacionales que puede transformar el genoma secuenciado de una planta en una representación del metabolismo de un organismo. Esto se conoce como una red metabólica.
“La clave de nuestro análisis, o cualquier análisis genético comparativo, es la consistencia y calidad de los datos de las especies”, señala Chae. “Nuestros canales aseguran la consistencia de los niveles validados de precisión y cobertura”.
Muy importante también, es que estos canales permiten al equipo producir una red metabólica confiable para cualquier secuencia genómica en alrededor de dos días o menos, un gran ahorro de tiempo y recursos comparado con los procesos de meses que se realizaban anteriormente, señala Chae.
Al usar estos canales, el equipo reconstruyó y analizó las redes metabólicas de 16 especies del linaje de las plantas verdes, incluyendo plantas con flores, algas, y musgos. Encontraron que los genes que producen metabolitos especializados exhiben propiedades inusuales en la forma en que evolucionaron, incluyendo su número y organización dentro de cada genoma, los mecanismos genéticos mediante los cuales se forman, y su tendencia a ser activados simultáneamente.
Colectivamente, estas propiedades representan una firma distintiva de genes de metabolitos especializados, que ofrecen una estrategia innovadora para el descubrimiento de nuevos metabolitos en otras especies vegetales. agriculturers.com. Estos descubrimientos podrían tener amplias implicaciones para muchos campos de investigación, incluyendo la agricultura, la biotecnología, la farmacología y la biología sintética.
“A pesar de nuestra confianza en los compuestos químicos de las plantas para la salud y el bienestar, sabemos muy poco de cómo se producen o del verdadero alcance de su diversidad en la naturaleza”, dice Rhee. “Esperamos que nuestros hallazgos permitan a los investigadores usar estas firmas como una herramienta para descubrir nuevos metabolitos especializados, e investigar cómo benefician a la planta, y cómo podrían beneficiarnos a nosotros”.
Material traducido por Agriculturers.com
Referencia:
L. Chae, T. Kim, R. Nilo-Poyanco, S. Y. Rhee. Genomic Signatures of Specialized Metabolism in Plants. Science, 2014; 344 (6183): 510 DOI: 10.1126/science.1252076
FUENTE: sciencedaily.com