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Los órganos masculinos y femeninos de las plantas se comunican como las neuronas
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Los órganos femeninos y masculinos de las plantas se comunican de la misma forma que las neuronas, según indica un grupo de científicos de Portugal. Un estudio publicado en la revista Science muestra la comunicación del polen -que contiene los gametos masculinos de la planta- con el órgano femenino de la planta utilizando un mecanismo común en el sistema nervioso de los animales. Según los investigadores, el estudio pone al descubierto un mecanismo de la reproducción vegetal desconocido hasta ahora y abre una ruta nueva e interesante para el estudio de la comunicación entre células en animales y plantas.
La reproducción vegetal es un proceso complejo y de gran coordinación. Los granos de polen, que contienen los gametos masculinos de la planta, se transportan desde el órgano masculino de la flor (el estambre) hasta el femenino (el pistilo). El polen germina en éste y desarrolla un tubo polínico que crece hasta el ovario, donde deposita el esperma. Una vez depositado se une con los ovarios y dan lugar a un embrión, parte de la semilla.
En este estudio, investigadores del Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) estudiaron el desarrollo de los tubos polínicos en el pistilo. Según los investigadores, en biología se apreciaron hace años oscilaciones regulares en varios parámetros que regulan el crecimiento de estos tubos, pero hasta ahora se desconocían los canales moleculares que controlan la oscilación y su resultados fisiológicos.
El Dr. José Feijó, director del equipo del IGC y profesor de la Universidad de Lisboa, junto a sus colegas han dado con esta información en el tabaco y la Arabidopsis, plantas en las que las oscilaciones de iones de calcio en los tubos polínicos en crecimiento se ven facilitadas por canales denominados similares a receptores de glutamato (GLR). Además descubrieron que un aminoácido raro llamado D-serina (D-Ser), además de otros componentes, abre estos canales.
Ni la D-Ser ni los GLR son exclusivos del reino vegetal. También son moléculas clave para la comunicación entre células del sistema nervioso central animal. Desempeñan una función básica en la memoria y en los procesos de aprendizaje en el cerebro y se han relacionado con muy distintas enfermedades neurodegenerativas, como la esclerosis múltiple, el Alzheimer, la enfermedad de Huntington, etc. «Y ahora, sorprendentemente, se descubre que también participan en la reproducción de las plantas», apuntaron los investigadores.
El equipo utilizó una serie muy amplia de técnicas genéticas, farmacológicas y electrofisiológicas para determinar la función de los genes similares a GLR y de la D-Ser en granos de polen y su impacto fisiológico en la reproducción vegetal. Al demostrar que los GLR son canales de calcio, el equipo ha resuelto dos enigmas ya antiguos relacionados con la biología vegetal. Uno es la naturaleza molecular de los canales de calcio ubicados en la membrana externa de las células vegetales. El otro son las funciones de los genes GLR en plantas, un hecho que había desconcertado a los biólogos desde que se secuenció el primer genoma del modelo Arabidopsis. Las investigaciones del equipo pusieron de manifiesto que si se merman las funciones del GLR en gametos masculinos se produce una esterilidad parcial, ya que la planta produce menos semillas y los tubos polínicos no crecen con normalidad.
En relación a la D-Ser, el equipo descubrió que activa los GLR en el extremo de los tubos polínicos, permitiendo a los iones de calcio circular en su interior. La investigación no se detuvo ahí, sino que también demostró que la D-Ser se produce en los órganos sexuales femeninos y que la ausencia de este compuesto también provoca el crecimiento deformado de tubos polínicos. En conjunto, estos descubrimientos sugieren que la D-Ser producida en los órganos sexuales femeninos puede contribuir a guiar los tubos polínicos hasta su objetivo final.
El Dr. José Feijó comentó que los «tubos polínicos son un sistema modelo de crecimiento celular por alargamiento, un proceso común en levaduras de fisión, hongos filamentosos, pelos radicales y células nerviosas». También indicó que el trabajo realizado por su equipo, «que relaciona genes análogos relativos a procesos de crecimiento tanto en plantas como en animales, pone de manifiesto que la evolución reutiliza mecanismos eficaces una y otra vez». El Dr. Feijó señaló que la investigación «realizada en la Arabidopsis y el tabaco abre vías nuevas para el estudio de los procesos conservados de comunicación entre células tanto en plantas como en animales».
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