Durante muchos años los biólogos se han preguntado por qué las plantas tienen tantos genes que codifican proteínas que se sabe que son esenciales para el sistema nervioso de los animales, llamados receptores de glutamato. Ahora, investigadores del Instituto Gulbenkian de Ciencia IGC, Portugal y la Universidad deMaryland UMD, EE. UU. Descubrió una nueva función para esas proteínas, mostrando que el esperma de musgo las usa para navegar su natación hacia los órganos femeninos y asegurar la descendencia. Este estudio será publicado en Naturaleza el 24 de julio
El equipo dirigido por Jose Feijo, ex líder del grupo en el IGC y actualmente en la UMD, ha estado estudiando el papel desempeñado por los receptores de glutamato en las plantas. Estas proteínas son actores moleculares clave en cómo las neuronas hablan dentro de nuestro cerebro, desempeñando un papel centralen memoria y aprendizaje. Sin embargo, las plantas no tienen neuronas. Por lo tanto, ¿por qué algunas plantas tienen aún más genes para este tipo de proteínas que nuestro propio cerebro?
Para comprender cómo se conservaron las funciones de los receptores de glutamato GLR durante la evolución, el grupo de Feijo se centró en una de las primeras plantas terrestres, el musgo Physcomitrella patens. A diferencia de las plantas superiores, este organismo tiene esperma de natación y solo dos copias de GLRgenes, lo que lo hizo ideal para un enfoque genético, al mutar estos dos genes y buscar defectos.
Carlos Ortiz-Ramírez, primer autor de este estudio y estudiante de posgrado en el IGC cuando comenzó este estudio, observó que el musgo no tenía descendencia en ausencia de GLR. El equipo de investigación descubrió que el esperma de musgo estaba basado enesta esterilidad. Mientras que los espermatozoides normales se retuercen y giran y dan vueltas bruscas para encontrar la entrada a los órganos femeninos, los espermatozoides con GLR mutado podían nadar normalmente, pero no cambiaron de dirección.
Los investigadores observaron además que, incluso cuando los espermatozoides mutantes alcanzaron los órganos femeninos y fertilizaron los óvulos, las esporas resultantes los "bebés" de musgos no fueron de buena calidad, y en su mayoría murieron. En colaboración con el equipo de Jorg Becker, el grupolíder del IGC, el equipo identificó el mecanismo genético involucrado en este proceso y descubrieron que la ausencia de GLR afectaba la expresión de BELL1, un gen esencial para el desarrollo normal de las esporas.
El equipo de investigación descubrió además que los GLR en el musgo funcionan mecánicamente de forma similar a las neuronas, formando canales iónicos que permiten el flujo de calcio.
Jose Feijo dice: "Aunque forman canales iónicos tanto en mamíferos como en musgo, descubrimos que los receptores de glutamato desempeñan dos funciones completamente nuevas y distintas en el musgo, tanto en la navegación de espermatozoides como en el control de la expresión génica, lo cual es crucialpara el desarrollo de esporas. Esto fue muy sorprendente "
Aunque no está en su alcance inmediato, Feijo también señaló que, como las neuronas, el esperma humano también tiene muchos receptores de glutamato expresados. "Quizás esto sea solo una coincidencia", agrega Feijo, "pero si representa alguna función conservada para los receptores de glutamato en la nataciónesperma durante la evolución, sería irónico si llegáramos allí estudiando esperma de musgo "
Este estudio se realizó en el IGC y UMD, y fue financiado por Fundacao para a Ciencia e Tecnología FCT; Portugal, Marie Curie ITN-PlantOrigins y NSF-US.
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Materiales proporcionados por Instituto Gulbenkian de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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