SLos unflowers, fieles a su nombre, siguen al sol con sus flores de color amarillo brillante. Sus tallos se doblan mientras siguen el movimiento solar de este a oeste; luego, cuando se pone el sol, las flores se reorientan hacia el este para esperar el próximo amanecer.

Este fenómeno, llamado heliotropismo, es una de las muchas formas en que la luz puede controlar el movimiento de las plantas. Pero los investigadores aún no comprenden completamente cómo las células controlan estos comportamientos desencadenados por la luz a nivel molecular. En una reciente estudiar en Más biologíabiólogos vegetales de la Universidad de California en Davis, utilizaron perfiles de expresión genética en girasoles para observar más de cerca las moléculas en juego durante diferentes comportamientos de seguimiento de la luz.¹

«Debido a que las plantas están arraigadas en su entorno, son muy hábiles para anticipar y responder a las señales ambientales», dijo Stacey Harmer, biólogo vegetal de la Universidad de California, Davis, y coautor del estudio. «No es la forma en que aprenden los animales, pero aun así es súper impresionante».

Harmer anteriormente estudió cómo el movimiento de búsqueda de luz de los girasoles está controlado por sus “relojes” internos: vías moleculares que ayudan a las plantas a ejecutar comportamientos cíclicos que dependen del tiempo.² Los girasoles son una especie especialmente buena para estudiar porque son muy grandes y se mueven de manera espectacular. En un estudio anterior, su equipo descubrió que por la mañana, cuando el sol todavía está hacia el este, las células del lado oeste del tallo se hinchan con agua y crecen para permitir que el tallo se doble hacia el este. Luego, cuando el sol cruza hacia el oeste por la tarde, las células del lado este del tallo se alargan.

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En su nuevo estudio, su equipo quería aprender más sobre las vías moleculares que estaban activas en los girasoles cuando rastreaban el sol y otras fuentes de luz. Para hacer esto, primero cultivaron las plantas en un laboratorio donde podían controlar la posición, la cantidad y el tipo de luz que recibían las plantas. Incluso con luz artificial, los girasoles se inclinaron hacia la luz y automáticamente se alejaron de ella después de 10 horas, imitando su reorientación nocturna cuidadosamente programada. Luego, los investigadores recogieron trozos de los lados iluminados y sombreados del tallo y midieron la cantidad de ARN que codifica varias proteínas y vías. Como sospechaban por trabajos previos en otras especies de plantas, el vía de las auxinas Era más activo en el lado sombreado del tallo, donde podía promover el crecimiento y doblarse hacia la luz.³

Sin embargo, Harmer se sorprendió al ver que los genes expresados ​​mientras la planta se alejaba de la luz no eran los mismos que los expresados ​​mientras la planta se inclinaba hacia la luz, y no incluían la vía de las auxinas. Su equipo trasladó girasoles al exterior, a un campo para medir los genes expresados ​​durante el seguimiento solar, y descubrió que también eran diferentes de los genes expresados ​​cuando las plantas se inclinaban hacia una luz estacionaria en el interior. En su nuevo entorno, las plantas sólo necesitaron un día para aprender a seguir el sol y reorientarse por la noche.

«Aunque no tienen cerebro para anticipar el momento y la dirección del amanecer, parecen aprender esto muy rápidamente», dijo Harmer.

Basándose en la diversidad de genes expresados ​​en las plantas en diferentes condiciones, Harmer concluyó que la capacidad de las plantas para girar hacia la luz puede estar controlada por vías moleculares diferentes a las utilizadas para seguir el sol, e incluso puede haber múltiples vías en juego.

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Manny Liscum, un biólogo vegetal de la Universidad de Missouri que no participó en el estudio, estaba intrigado por ver las comparaciones entre los comportamientos de flexión, enderezamiento y seguimiento solar. Pero también señaló que los resultados de Harmer en este estudio parecían reflejar estudios anteriores, incluido su propio trabajo previo en repollo y plantas afines.⁴ Señaló que estudiar el ARN por sí solo podría no ser suficiente para decir de manera concluyente que las vías son diferentes. «La expresión genética no es el fin de todo», dijo Liscum.

Para comprender mejor las vías, Harmer planea observar a continuación las diferencias en las proteínas. Ella piensa que las vías de los girasoles también pueden ser relevantes en otras plantas, aunque se necesitan más estudios.

“Al trabajar en plantas, nuestras expectativas siempre aumentan”, afirma Harmer. «Ha sido fascinante y frustrante al mismo tiempo».

Referencias

1. Brooks CJ, et al. Múltiples vías de señalización luminosa controlan el seguimiento solar en los girasoles. Más Biol. 2023;21(10):e3002344.
2. Atapian HS, et al. Regulación circadiana del heliotropismo del girasol, orientación floral y visitas de polinizadores.. Ciencia. 2016;353(6299):587-90.
3. Covington MF, Harmer SL. El reloj circadiano regula la señalización y las respuestas de las auxinas en Arabidopsis. Más Biol. 2007;5(8):e222.
4. Esmon CA, et al. Un gradiente de transcripción de auxinas y dependiente de auxinas precede a las respuestas de crecimiento trópico. PNAS. 2005;103(1):236-41.