Reloj circadiano no permite que las plantas crezcan hasta antes del amanecer
Los investigadores estadounidenses Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young fueron distinguidos con el premio Nobel de Medicina 2017. La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo, Suecia, dijo que los reconocía por sus «descubrimientos de los mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano», es decir, nuestro reloj biológico.
Gracias a los descubrimientos que estos científicos hicieron usando Drosophila, familia de la mosca de la fruta, hoy sabemos que los organismos tienen un reloj interno construido a partir de un conjunto de proteínas celulares cuya cantidad oscila en periodos de 24 horas. Estas oscilaciones, que se mantienen de manera autónoma, explican cómo los organismos vivos adaptan su ritmo biológico para sincronizarlo con las revoluciones de la Tierra.
El término circadiano proviene de las palabras latinas «circa» (alrededor de) y «die» (día). A modo de ejemplo, este reloj biológico es el responsable de que nos dé sueño por la noche e influye en nuestro humor, estado de alerta e incluso en nuestro riesgo de sufrir un paro cardiaco.
Rosbash y Hall comenzaron a colaborar en la Universidad de Brandeis, en Boston, hace más de 30 años para estudiar el ritmo circadiano de Drosophila. Ambos fueron los primeros en clonar el gen del ritmo circadiano de esta mosca en 1984.
Las plantas
Por otro lado, científicos españoles han identificado determinados componentes del reloj circadiano que limitan el crecimiento de las plantas hasta el final de la noche.
Las plantas, como los animales, también tienen un reloj interno. De hecho, las primeras hipótesis sobre la existencia de un reloj circadiano en los organismos vivos surgieron con la observación de los movimientos de las hojas y las flores en las plantas.
La planta alarga el tallo justo antes del amanecer, cuando los días son cortos (invierno) y los estudios de los últimos años han demostrado que este alargamiento del tallo en las plántulas jóvenes está controlado por proteínas PIF, cuya acumulación celular depende de la luz solar. Por lo tanto, la luz promueve la degradación de las proteínas PIF durante el día, mientras que, por la noche, las proteínas PIF se acumulan dentro de la célula y, justo antes del amanecer, promueven el crecimiento del tallo de la planta.
Por qué crece solo antes del amanecer?
La respuesta a esta pregunta se obtuvo gracias a un trabajo publicado en 2016, por un grupo dirigido por la investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en el Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG), Elena Monte, que descubrió que una proteína de reloj interno (TOC1 o PRR1) actúa como una puerta durante la noche, permitiendo que PIF actúe solo al final de la noche.
Como las proteínas del reloj descritas por los ganadores del Premio Nobel, la cantidad de las diferentes proteínas PRR (PRR1, PRR5, PRR7 y PRR9) oscila secuencialmente en periodos de 24 horas. Al final de la noche, la cantidad total de proteínas PRR en la célula alcanza su mínimo, lo que permite la acción de las proteínas PIF, que, debido a la ausencia de luz, están en su punto máximo de concentración máxima. Por lo tanto, aunque algunas proteínas PIF se detectan durante el día, no pueden promover la extensión del tallo hasta el final de la noche, cuando se abre la puerta, coincidiendo con las condiciones óptimas de humedad para el crecimiento.
«Nuestros resultados muestran que la regulación del crecimiento vegetal ha evolucionado en las plantas para abarcar la acción secuencial orquestada de los PRR. Esto demuestra el doble papel de los PRR: como reguladores de los componentes del reloj central y como represores fisiológicos del crecimiento», explica Elena Monte.
«Desde que estos tres laureados realizaran estos descubrimientos trascendentales, la biología circadiana se ha convertido en un campo de investigación amplio y muy dinámico, con repercusiones en nuestra salud y bienestar», sostuvo el representante de la Asamblea Nobel al entregar el premio de USD 1,1 millones a los científicos.
Texto con información de Current Biology.
Fuente: Martín Carrillo O. – Blueberries Consulting
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