Orquídeas que no necesitan la luz para vivir, porque se "alimentan" de hongos

Efectivamente, eso que te enseñaron en el colegio, que todas las plantas son autótrofas (capaces de vivir solo con sustancias inorgánicas y luz) no es verdad… del todo. Algunas plantas no son autótrofas, sino heterótrofas (necesitan alimentarse de sustancias orgánicas, es decir, de otros seres vivos) concretamente mico-heterótrofas.

Existen muchas especies distintas de plantas que no necesitan la luz para vivir porque son capaces de vivir gracias a unos tipos de hongos llamados micorrizas (cuya aplicación en la agricultura está a la orden del día, aunque de esto hablaremos en próximos artículos).

De hecho, una de las familias de plantas cuya relación es más íntima con estos hongos son las Orquídeas (que también es la familia más grande, con 25.000 especies). Las semillas de las orquídeas necesitan a las micorrizas para sobrevivir hasta que las plántulas (estado de la planta "recién nacida") son suficientemente grandes y verdes como para sobrevivir de su propia fotosíntesis... las que llegan a hacerla, porque alrededor del 1% de esta familia no es capaz de hacer la fotosíntesis, y necesitan vivir de las micorrizas toda la vida.

Imagen: Fotomontaje con la orquídea Epipactis helleborine y una vista al microscopio de células de plantas colonizadas con micorrizas.

Un grupo de científicos japoneses ha investigado mucho más en esta interesantísima relación entre orquídeas y micorrizas. Acaban de publicar en el último número de la revista Molecular Ecology un estudio en el que comparan molecularmente y genéticamente una orquídea llamada Epipactis helleborine con su "gemela albina" (es decir, una variedad similar pero sin la clorofila).
Un recordatorio importante: la clorofila que da el color verde a las plantas, es la molécula esencial que permite a las plantas realizar la fotosíntesis. La fotosíntesis es el sistema fundamental de las plantas para vivir, si no puede  hacerla, cualquier planta habitualmente moriría. Lo interesante de este caso es que la planta "albina" es capaz de sobrevivir sin hacer la fotosíntesis ..
Gracias a esto han llegado a conclusiones muy interesantes sobre la evolución de las plantas del autotrofismo al heterotrofismo.

¿Cómo lo han hecho?

A grandes rasgos lo que han hecho ha sido estudiar y comparar desde muchos puntos de vista estas dos especies de orquídeas, para poder descubrir como era capaz de sobrevivir la planta albina sin poder hacer la fotosíntesis.

En primer lugar compararon los hongos que existen en la raíz de la planta albina frente a los que existen en sus "gemelas" verdes.

Posteriormente estudiaron todo el ARN que expresaban ambas planta, para ver cuales eran sus diferencias. El ARN, a grandes rasgos, es la molécula intermediaria entre el  ADN y las proteínas. ¿Por qué estudiaron el ARN en lugar del ADN? El ADN es la molécula de la que está compuesta el genoma que tiene todo organismo vivo (que este caso apenas se diferencia entre la albina y la verde en uno o unos pocos genes), pero el ARN es lo que se expresa en una condiciones determinadas en un tejido determinado (en este caso las plantas albinas han tenido que expresar genes muy distintos para poder sobrevivir sin hacer la fotosíntesis), ¡y eso es lo interesante! Ver que genes (y por tanto mecanismos) ha tenido que desarrollar la planta albina para sobrevivir. Por ejemplo, hay genes que puedes tener toda tu vida, pero que solo se expresen cuando cumples los 65 años, o que no se lleguen a expresar nunca. De esto hablo un poco más en este artículo del blog. 

Esto lo hicieron con una novedosa tecnología llamada RNA-seq, que puede secuenciar, identificar y cuantificar todos los genes que se expresan en un tejido determinado en unas condiciones determinadas.

Todos estos análisis y comparaciones dieron muchos resultados interesantes, por una parte observaron que ambos tipos de plantas (albinas vs verdes) interactúan con los mismos tipos de hongos, micorrizas de género Wilcoxina. Es decir, las Epipactis helleborine verdes se "alimentan" de hongos además de hacer la fotosíntesis, y gracias a eso, cuando tienen un "hijo" albino, este hijo puede sobrevivir sin hacer la fotosíntesis porque pasa de "alimentarse" parcialmente de los hongos a "alimentarse" únicamente de los hongos. Además vieron como muchos genes se expresaban de forma distinta en las plantas verdes respecto de las blancas, especialmente genes relacionados con el estrés. Esto nos indica que las plantas albinas tienen una vida mucho más difícil, tienen que "sufrir" para sobrevivir sin fotosíntesis, pero que gracias a los hongos puede sobrevivir y reproducirse.

Conclusiones

En este artículo podemos ver un ejemplo muy bonito de evolución, donde una pequeña mutación (no poder hacer la fotosíntesis) hace que se de un paso adelante en la evolución de las especies, que ha llevado a la existencia de plantas que no hacen la fotosíntesis.

Además como conclusión personal  me gustaría destacar en este artículo que siempre hay que cuestionarlo todo y demostrarlo desde una perspectiva científica, en este ejemplo se demuestra que lo que pensábamos que todas las plantas hacen la fotosíntesis no es del todo cierto, ya que algunas plantas han podido evolucionar sin tener que hacerla.

El artículo completo lo podéis leer aquí.

El fotomontaje está realizado a partir de dos imágenes con licencias Creative commons, de estos dos links:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kruszczyk_szerokolistny_(Epipactis_helleborine_(L.)_Crantz).jpg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arbuscular_mycorrhiza_microscope.jpg

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Resveratrol: un paso hacia una mejora de los pacientes de Alzheimer

En los últimos años, se ha demostrado la multitud de propiedades beneficiosas de los antioxidantes, en particular del resveratrol. Este antioxidante se encuentra en las uvas, los cacahuetes y otras especies de plantas. Ahora, un nuevo estudio clínico ha podido demostrar que el resveratrol atenúa el deterioro de la enfermedad del Alzheimer. 

El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa en la que se ha observado que se produce una acumulación de proteínas en forma de agregados tóxicos para las neuronas. Esto provoca una inflamación del cerebro, y hace que este se atrofie. Se cree que una causa del Alzheimer es genética (aunque aún no se tiene clara la causa concreta), influida también por nuestro estilo de vida: alimentación, tensión alta, diabetes, tabaco, etc. 

Recientemente, investigadores del centro médico de la universidad de Georgetown, en Washington DC, han encontrado evidencias que el resveratrol puede prevenir el declive de la enfermedad del Alzheimer.

Figura 1. A la izquierda se encuentra un escáner de una persona con Alzheimer (arriba) y de una persona sana (abajo) La imagen proviene de este artículo. Los puntos iluminados rojos representan la acumulación de proteínas tóxicas relacionadas con el Alzheimer (proteínas beta-amiloides). A la derecha están los alimentos que contienen resveratrol y, en el centro, la molécula de resveratrol.

¿Cómo lo han hecho?

Estos investigadores trataron 119 enfermos de Alzheimer en fase moderada durante 12 meses con diferentes dosis de resveratrol y otros con un placebo (sustancia no terapéutica, utilizada como control en los ensayos clínicos). Todos los resultados de los ensayos clínicos se comparan entre el grupo que recibe el verdadero tratamiento (resveratrol) y el grupo control (el que recibe el placebo).

Después de analizar el fluido cerebroespinal de los sujetos, los investigadores observaron una disminución de las moléculas que producen inflamación. También constataron que había un aumento de un tipo de defensas llamadas microglía, beneficiosas para frenar el avance del Alzheimer. 

Por último, hicieron un test cognitivo a los sujetos tratados con resveratrol y vieron que en estos pacientes se atenuó el declive mental  durante los 12 meses de los ensayos. 

Conclusiones

Este grupo de investigadores ha logrado demostrar que el tratamiento con resveratrol podría retrasar el empeoramiento de los enfermos de Alzheimer. En concreto, el resveratrol podría retrasar la inflamación del cerebro y aumentar las defensas que combaten el Alzheimer, impidiendo el declive del paciente. 

Aunque el resveratrol parece que puede ser muy beneficioso para estos enfermos (aunque aún hace falta realizar más ensayos a mayor escala), ahora no debemos ir corriendo a la farmacia o herboristería más cercana a buscar suplementos de resveratrol. 

Basta con llevar un buen estilo de vida, rico en frutas y verduras, ya que estas contienen vitaminas y antioxidantes beneficiosos para salud, y hacer ejercicio. Últimamente, han aparecido en los medios toda clase de artículos acerca de los beneficios del vino, ya que contiene resveratrol. Aquí quisiera aclarar que aunque es cierto, el vino también contiene alcohol que es muy dañino para la salud, y que la cantidad de resveratrol que contiene es muy baja ¡Mejor pasarse a la frutas y verduras!

El artículo completo lo podéis ver en el siguiente link:

 https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-016-0779-0

Éste artículo ha sido escrito por la colaboradora de este blog Ainoa Figuerola Conchas, Titulada en Bioquimica, Master en Biologia Molecular y Celular. Actualmente está haciendo un doctorado en el Centro Médico Universitario de la Universidad de Ginebra (Suiza).

ainoafiguerola@gmail.com

https://www.linkedin.com/in/ainoa-figuerola-conchas

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Arroz resistente al hongo de la piriculariosis mediante la epigenética sin pérdida de rendimiento

Uno de los grandes retos de la agricultura a nivel mundial es conseguir variedades resistentes a las enfermedades que hacen que se pierda cada año entre el 10% y el 20% de la producción mundial de alimentos. Concretamente, el arroz es, junto con el maíz, uno de los dos cultivos más importantes del mundo para la alimentación. La enfermedad más importante del arroz es el hongo Magnaporthe oryzae (llamada piriculariosis, quemazón, el “fallat de l’arròs", el "cucat" o el añublo). Hoy en día, hay gran cantidad de grupos científicos investigando y desarrollando nuevas variedades de arroz resistentes a este hongo, pero el problema que han observado hasta ahora es que las variedades obtenidas tenían rendimientos bajos, por lo que no eran válidas para su cultivo a gran escala. 

Para explicar esto voy a dar como ejemplo un país en guerra. Hasta ahora todo lo que habían conseguido los científicos para luchar contra el enemigo (en este caso el hongo),  es que la planta “desviara recursos” desde la producción a la “defensa”. Es decir, utilizaba los recursos para producir “armas”, en lugar de utilizarlos para crecer y producir frutos. Al igual que en un país en guerra, el rendimiento se desplomaba. Para más información sobre el sistema defensivo de las plantas puedes hacer click aquí.

Pero esto ha cambiado, científicos chinos han publicado en el último número de la revista Science un artículo donde describen cómo han conseguido desarrollar un arroz resistente al hongo sin reducir el rendimiento.  Este logro lo han conseguido gracias al estudio de la epigenética y a la modificación de un locus (conjunto de genes) denominado Pigm.

¿Cómo lo han hecho?

Desde hace más de 50 años se conocía que una variedad indígena china llamada GM-4 es resistente a Piriculariosis, y se ha utilizado tradicionalmente para cruzarla con otras variedades para aportarles la resistencia, aunque provocaba una reducción del rendimiento. Además se sabía que esta resistencia era producida por un locus llamado Pigm.

Descubrieron que en el locus Pigm existen más de 20 genes distintos que producen resistencia a la enfermedad. Entre ellos está el gen PigmR, que aporta a la planta una resistencia de alto espectro (es decir, a gran variedad de subespecies del hongo). Por otra parte, el gen PigmS reduce la expresión de PigmR para eliminar la resistencia producida por éste. Además descubrieron que la expresión de ambos genes estaba regulada epigenéticamente.

Aquí hago un paréntesis para explicar muy brevemente la epigenética. La epigenética se podría definir como todos los factores que afectan a la expresión de los genes, pero que no están regulados por éstos. De forma poco ortodoxa se podría decir que son diferentes tipos de moléculas que hacen que los genes se expresen de forma distinta (o incluso no se expresen). Un ejemplo que aunque es poco preciso puede ser muy visual: cualquiera de nosotros puede tener un gen que nos da grandes posibilidades de desarrollar cáncer de pulmón, pero puede que lo tengamos silenciado toda nuestra vida gracias a la epigenética y que nunca lleguemos a tener cáncer. Pero si aparece un factor que altera esta epigenética, por ejemplo si fumamos, puede que desaparezca esta molécula que tiene silenciado el cáncer, y desarrollemos esta cruel enfermedad.

Volviendo al arroz, resulta que han observado que el gen PigmS incrementa la producción de semillas para compensar la reducción del rendimiento producida por PigmR, por lo que se consigue mantener el rendimiento total de la planta, con una resistencia a la enfermedad.

Lo que hicieron fue, mediante una serie de experimentos, modificar los dos genes PigmR y PigmS para que se combinara la alta resistencia a la enfermedad y la alta producción de granos (y por tanto el rendimiento).

Conclusiones.

En este artículo se demuestra cómo la epigenética puede superar barreras que la genética convencional no ha sabido superar, desarrollando una herramienta con un potencial espectacular para combatir enfermedades en los cultivos.

El artículo completo puede verlo en este link.

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Los perros comparten comida con otros perros hasta en situaciones complejas, especialmente con su familia

Todos intuimos que los humanos no somos los únicos animales que presentamos comportamientos solidarios con otros de la misma especie, lo que se llama en el argot científico "prosociabilidad”. Pero como, por desgracia, no podemos hablar con los animales, hay que realizar experimentos indirectos para demostrarlo. Sin embargo, apenas hay estudios que lo demuestren empíricamente, y en muchos casos estos dan resultados contradictorios. Muchas veces estos resultados contradictorios se suelen achacar a la metodología utilizada en el experimento. 

Un grupo de científicos austríacos acaban de publicar en la revista Plos One un artículo en el cual demuestran que los perros tienen esta prosociabilidad, especialmente hacia otros perros de la misma familia.

¿Cómo lo han hecho?

El experimento (ya utilizado anteriormente en primates) ha sido relativamente simple: El animal tenía que darle con el morro a una ficha para que se le diera comida a otro perro que estaba en una cabina adyacente (lo podéis ver en la imagen de más abajo). Estas fichas (que puedes ver en la imagen de más abajo) estaban pegadas con Velcro a un panel con 15 posibles distintas posiciones. En cada prueba se ponían dos fichas distintas (una que le daba comida al otro perro y otra que no) en diferentes posiciones. Cuando el perro le daba a la ficha correcta, el perro de la cabina de al lado se le daba un trocito de salchicha. El otro perro en algunos casos era un perro que ya conocía antes o de su familia, y en otros casos era completamente extraño. Los científicos observaban todo el comportamiento del perro mediante una webcam.

Esto también llevó una fase de entrenamiento de los perros, que se compuso de dos fases. En la primera fase se le enseñaba a quedarse parado en la cabina, para que pudiera observar el panel, y se les enseñaba a dar toques con el morro a las fichas. En una segunda fase se les enseñaba que al darle a la ficha, la comida aparecía en la canina de al lado. Los perros necesitaron entre 7 y 8 sesiones para completar el entrenamiento.

Conclusiones.

Después de muchas repeticiones del experimento comprobaron que los perros le daban comida a otros animales en numerosas ocasiones, pero en muchas más ocasiones si eran de la misma familia.

Este experimento es especialmente importante porque confirma los resultados de un estudio publicado en 2015 mediante otra metodología distinta. En el otro experimento utilizaban un sistema que el perro tenía que tirar de una barra para darle comida a otro perro. En este otro experimento encontraron resultados similares, lo que confirma la prosociabilidad de los perros.

También es muy interesante y bonito que, aunque ambos sistemas (tanto el de las fichas de este experimento, como el anterior de la barra) son relativamente complejos, los perros son tan inteligentes que han podido entender que realizando una serie de movimientos se puede ayudar al otro perro que no podría acceder a la comida sin su ayuda.

Como conclusión propia quisiera destacar que en la ciencia es muy importante demostrar hechos similares mediante metodologías distintas. Es decir, que aunque vayas por caminos distintos siempre vas a encontrar los mismos resultados.

Puede leer el artículo completo aquí. Las imágenes pertenecen al artículo (Rachel Dale/Vetmeduni Vienna).

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