Las plantas podrían reconvertir sus paneles solares en fábricas de nutrientes a la carta. A eso apunta un estudio del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), que muestra cómo una molécula sintética actúa como un interruptor molecular para reprogramar los cloroplastos —estructuras celulares que transforman la luz solar en energía mediante la fotosíntesis— y convertirlos en almacenes de vitamina E, proteínas o grasas. Aunque apagar la fotosíntesis podría parecer perjudicial para las plantas, los resultados, destacados en la portada de la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), muestran que se trata de un proceso reversible y controlado.
El hallazgo se basa en una molécula sintética llamada X57, un compuesto descubierto por el equipo de investigación del IBMCP liderado por Manuel Rodríguez Concepción, científico del CSIC, y Jorge Lozano Juste, profesor de la UPV. En un estudio anterior demostraron que esta molécula llega a triplicar la producción de tocoferoles en plantas, sustancias que, ingeridas en la dieta, actúan como vitamina E. Ahora han descubierto algo más profundo: al aplicar X57 a las plantas, sus cloroplastos dejan de comportarse como centros de producción de energía y cambian de identidad, reprogramándose completamente para pasar a ser almacenes celulares de vitamina E.
“El cambio es radical: la célula deja de priorizar la fotosíntesis y redirige sus recursos hacia la producción de antioxidantes”, explica Pablo Pérez Colao, investigador del IBMCP y autor principal del trabajo. Este estudio identifica mecanismos moleculares clave que explican la gran capacidad de adaptación de los cloroplastos, un proceso fundamental en la biología de las plantas.
Proceso reversible e inocuo
La fotosíntesis, proceso químico por el cual las plantas generan alimento utilizando la luz solar, es esencial para su supervivencia. Suspenderla puede parecer contraproducente, pero la metodología aplicada por el IBMCP pone en marcha un proceso controlado: “Al retirar la molécula, los cloroplastos recuperan su estado original y vuelven a realizar la fotosíntesis con normalidad”, destaca Pérez Colao.Por tanto, su objetivo es convertir los vegetales en almacenes de nutrientes en momentos concretos, por ejemplo, antes de las cosechas; y de manera reversible, es decir, sin perjudicar su supervivencia y desarrollo.
X57 actúa uniéndose e inhibiendo directamente una enzima llamada SAL1. Esto provoca la acumulación de una molécula (PAP) que funciona como señal entre los cloroplastos y el núcleo de la célula, modulando la expresión de genes. La inhibición de SAL1 activa una serie de cambios que reducen los niveles de citoquininas (hormonas vegetales) y disminuyen la actividad de varios factores que controlan la formación de cloroplastos. Esto debilita su identidad y los prepara para convertirse en órganos de almacenamiento. Una vez que se elimina X57, se recupera la expresión de los genes relacionados con la fotosíntesis y los cloroplastos vuelven a funcionar con normalidad.
“Este carácter reversible convierte a X57 en una herramienta especialmente valiosa para estudiar, y potencialmente controlar, el funcionamiento interno de las plantas”, aseguran los investigadores. Su uso como herramienta de estudio ha permitido al equipo del IBMCP descubrir cómo las plantas son capaces de transformar los cloroplastos en almacenes de carbohidratos, proteínas o grasas en distintos órganos en los que la fotosíntesis ya no es necesaria, como son los frutos, las semillas o las raíces. Estos hallazgos indican que los orgánulos del interior celular de las plantas son muy plásticos, siendo capaces de cambiar totalmente su función.
Aplicaciones en agricultura y biotecnología
El descubrimiento abre la puerta a nuevas estrategias en agricultura y biotecnología. El uso de X57 no requiere introducir cambios genéticos en las plantas, lo que lo convierte en una alternativa sencilla y potencialmente aplicable en numerosos cultivos. Permitiría activar la producción, el almacenamiento y la bioaccesibilidad de nutrientes en cultivos a voluntad.
“Más allá de sus aplicaciones, el trabajo revela una capacidad sorprendente de las plantas para reconfigurar profundamente las funciones de determinados compartimentos celulares, según sus necesidades o según las condiciones ambientales. Un recordatorio de que, incluso en organismos aparentemente sencillos, la biología sigue guardando interruptores ocultos”, puntualizan en el equipo de investigación.
El trabajo, en el que colaboran universidades de Estados Unidos (Michigan State University) y Alemania (Universität zu Köln), y la empresa gallega GalChimia, de cuya librería procede el compuesto X57, ha sido financiado principalmente por el programa Agroalnext, apoyado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades con financiación de la Unión Europea NextGenerationEU, y de la Generalitat Valenciana.
CSIC Comunicación – Comunidad Valenciana
Imagen: Pablo Pérez Colao, autor principal del trabajo, en el laboratorio del IBMCP (CSIC-UPV).
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