Un estudio arroja información sobre los relojes internos de las plantas
Un equipo de científicos financiados con fondos comunitarios ha hallado que los relojes biológicos de las plantas les ayudan a ajustarse a los cambios en la hora a la que ocurren el alba y el crepúsculo así como a la duración del día. Sus hallazgos contribuyen a comprender mejor la manera en que los seres vivos responden a las variaciones en la cantidad de horas de luz solar y podrían facilitar la comprensión de los efectos de la descompensación horaria (jet lag) y del trabajo en turnos en el ser humano. Los autores, procedentes de Hungría y Reino Unido, han publicado un artículo en la revista Molecular Systems Biology. El apoyo comunitario al estudio provino del proyecto EUCLOCK («Sincronización del reloj circadiano»), que recibió 12,3 millones de euros del área temática «Ciencias de la vida, genómica y biotecnología aplicadas a la salud» perteneciente al Sexto Programa Marco (6PM). Muchos seres vivos cuentan con relojes circadianos, gracias a los cuales varios aspectos del metabolismo, la fisiología y el comportamiento suceden en el momento óptimo del ciclo diario. Diversos estudios han demostrado que varios genes se encuentran en su pico de actividad a horas concretas del día y que otros genes relacionados funcionalmente con estos también están regulados de tal forma que se encuentran activos a la misma hora. Los relojes biológicos que controlan estos procesos se sincronizan con factores externos como la luz solar. Estos relojes permiten que las plantas administren de manera óptima el metabolismo del carbono. Durante el día, las plantas emplean la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcares y oxígeno, concretamente dentro de unos compartimentos denominados cloroplastos, donde parte de los azúcares se almacenan en forma de «almidón provisional». «Éste se descompone para contar con una fuente de azúcares durante la noche y, de este modo, disponer de sustento constante, sin el cual se detendría el crecimiento vegetal», explican los autores. «Hay varios genes que participan en el metabolismo del almidón que están regulados de forma rítmica», añaden. En este estudio, los investigadores examinaron varios modelos matemáticos y efectuaron varios experimentos para determinar la complejidad de los procesos que regulan el reloj circadiano de la Arabidopsis thaliana. Asimismo, pretendían desentrañar la manera en que el mecanismo consigue mantener la flexibilidad necesaria para ajustarse a las variaciones estacionales en cuanto a la duración del día y las horas a las que ocurren el alba y el crepúsculo. Sus indagaciones les llevaron a concluir que un modelo matemático dotado de tres bucles de retroalimentación predecía con mayor exactitud los resultados de los experimentos prácticos que los modelos que sólo contaban con uno o dos de estos bucles. «Observamos que una mayor complejidad del modelo permitía que la fase circadiana de los componentes del modelo variase de manera flexible con arreglo al fotoperíodo del ciclo de luz y oscuridad», informan los científicos. Según éstos, «el comportamiento del modelo se puede dividir conceptualmente en los efectos de los aportes de luz, los efectos diurnos del bucle matinal sobre los genes de expresión vespertina, y los efectos nocturnos del bucle vespertino sobre los genes de expresión matinal». Los autores consideran que sus descubrimientos podrían resultar relevantes para la agronomía. «La correcta sincronización de procesos rítmicos como la degradación del almidón resulta crucial para el crecimiento, por lo que es muy probable que esta regulación temporal de la fisiología vegetativa sea fruto de la selección natural; además podría resultar de utilidad para la mejora de cultivos», indican. Asimismo, estos hallazgos podrían poseer implicaciones para la medicina humana, puesto que el sueño, la temperatura corporal, la tensión arterial y la fuerza física de las personas varían con arreglo a un ciclo de veinticuatro horas. «Nuestros resultados ofrecen información de utilidad sobre el modo en que las plantas -y las personas- responden a los cambios en la duración del día», apuntó el profesor Andrew Millar, de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido), quien dirigió el estudio. «Este trabajo podría dar lugar a una nueva forma de comprender la manera de sobreponerse a alteraciones de nuestros ritmos diarios por lo que se refiere a la luz y la oscuridad.»
Países
Hungría, Reino Unido