Por Sarah Cooney
Se ha descubierto la clave de la proteína que produce la simbiosis entre plantas y microorganismos.
Dos estudios han identificado a la proteína que permite a las raíces de algunas plantas intercambiar nutrientes con los microorganismos1,2. El descubrimiento podría ayudar a los investigadores a alterar otras plantas de manera que puedan hacer lo mismo.
Unas pocas plantas, incluyendo arvejas y habas, crean relaciones simbióticas con bacterias que convierten el nitrógeno atmosférico en amoníaco. Como agradecimiento por el amoníaco, las plantas dan hidratos de carbono a las bacterias, que habitan en nódulos sobre sus raíces.
Gyorgy Kiss y colegas de la Academia de Ciencias de Hungría en Szeged han identificado, en la alfalfa y las arvejas, la molécula receptora que responde al pedido de la bacteria para establecer su hogar. Han llamado a la proteína NORK.
Habiendo encontrado a NORK, y el gen que la codifica, el próximo paso obvio es “ampliar la fijación del nitrógeno a plantas de cultivo no simbióticas”, dice Kiss. Los fertilizantes sintéticos mejoran la producción de los cultivos, pero su fabricación y uso son nocivos para el medio ambiente.
Sin embargo, Kiss advierte que alterar el trigo, el arroz y el maíz para permitirles interactuar con los fijadores de nitrógeno es un objetivo a largo plazo. Este tipo de simbiosis es un proceso biológico complejo.
Jean Sheen de la Universidad de Harvard en Boston, Massachusetts, coincide en que esta modificación es posible. Sospecha que ahora que se ha descubierto el primer gen en el camino, se descubrirán otros en rápidamente,.
Un camino trillado
La simbiosis entre plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno evolucionó en un período relativamente reciente – en los últimos 100 millones de años. Y esta es una artimaña exclusiva de un único grupo de plantas, que incluye a las legumbres.
Pero las evidencias fósiles y genéticas sugieren que las plantas terrestres crearon relaciones mutuamente beneficiosas con los microbios desde el mismo comienzo – trabajaron con hongos llamados micorrizas arbusculares. Estos parientes de los hongos comestibles y de los hongos venenosos concentran nutrientes raros, incluyendo el fósforo, que intercambian con plantas como compensación por los hidratos de carbono.
Por lo menos el 85% de las plantas de hoy dependen de las micorrizas. Pero a diferencia de los nódulos dramáticos inducidos por las bacterias fijadoras de nitrógeno, el único signo de simbiosis es una ligera alteración de los pelos de la raíz de la planta, que pueden ser el motivo por el cual este proceso importante se ha estudiado poco.
Martin Parniske y colegas de la John Innes Centre en Norwich, Reino Unido, encontró el receptor crucial de la simbiosis entre plantas y micorrizas; su nombre es SYMRK. Sorprendentemente, es la misma proteína que NORK.
Esta coincidencia sugiere que “el programa genético para interactuar con microorganismos está profundamente enclavado en el genoma de la planta”, dice Parniske. No está tan sorprendido por el hallazgo – tendría mucho más sentido para una planta reclutar y modificar un camino antiguo para interactúe con las bacterias fijadoras de nitrógeno, en lugar de crear algo nuevo.
Defendiendo los límites
Las proteínas como NORK/SYMRK también ayudan a proteger a las plantas de los microorganismos peligrosos. Esto sugiere, dice Kiss, que NORK puede estar involucrado en suprimir los genes que “normalmente se activan cuando una planta se defiende de una infección”.
Aún más sorprendente es la observación que proteínas similares en mamíferos formen parte del sistema inmune innato, que también son mediadoras de la defensa contra los microorganismos. Estos paralelos sugieren que la capacidad de formar aliados se desarrolló a partir una proteína que identifica enemigos.
Traducción: Liliana Storino
