Uno de los eventos más importantes en la historia evolutiva ocurrió hace unos 500 millones de años con la propagación de la vida vegetal del agua a la tierra. Para que las plantas prosperen en este nuevo entorno, los sistemas de raíces tuvieron que evolucionar para crecer hacia abajo, siguiendo la gravedad con dospropósitos principales: anclarse en el suelo y proporcionar una fuente de agua y nutrientes para el crecimiento de las partes de la planta sobre el suelo. Este mecanismo, llamado gravitropismo, ha sido ampliamente estudiado en plantas con flores como Arabidopsis thaliana.nunca se ha comparado sistemáticamente en todo el reino vegetal, y su origen evolutivo sigue siendo un misterio.
Abajo, abajo, abajo, pero a diferente velocidad
Ahora, Yuzhou Zhang, postdoctorado en el grupo del profesor Ji? Í Friml, y su equipo han obtenido una visión más amplia de cómo y cuándo evolucionó el gravitropismo de la raíz. Los investigadores seleccionaron múltiples especies de plantas que representan los linajes de musgos, lycophytes clubmosses yfirmosses, helechos, gimnospermas coníferas y plantas con flores y dejan que sus raíces crezcan horizontalmente para observar si comienzan a doblarse hacia abajo para seguir la gravedad. El resultado: el crecimiento de las raíces impulsado por la gravedad resultó ser muy rudimentario y lento.las plantas terrestres más primitivas musgos y las plantas vasculares basales lycophytes y helechos. Solo las plantas de semillas gimnospermas y plantas con flores, que aparecieron por primera vez hace unos 350 millones de años, mostraron una forma más rápida y, por lo tanto, más eficiente.gravitropismo
El poder del almidón
¿Pero qué paso evolutivo permitió este rápido y eficiente gravitropismo radicular en las plantas de semillas? Mediante el análisis de las distintas fases del gravitropismo: la percepción de la gravedad, la transmisión de la señal gravitrópica y, en última instancia, la propia respuesta de crecimiento, los investigadores encontraron dos componentes cruciales, que evolucionó de la mano. El primero resultó ser una característica anatómica: los orgánulos vegetales llamados amiloplastos, densamente llenos de gránulos de almidón, sedimentan en respuesta a la gravedad y de esta manera funcionan como sensores de gravedad. Sin embargo, este proceso de sedimentación fue soloobservado en gimnospermas y plantas con flores con los amiloplastos que terminan altamente concentrados en el fondo de la punta de la raíz. En las plantas anteriores, por el contrario, los amiloplastos permanecieron distribuidos aleatoriamente dentro y por encima de la punta de la raíz, por lo que no funcionan como sensores de gravedad como era elcaso en las plantas de semillas.
Un código PIN especial para auxina
Después de la percepción a través de los amiloplastos, la señal de gravedad se transmite aún más de célula a célula por la hormona de crecimiento auxina. En experimentos genéticos, los investigadores identificaron una molécula transportadora específica en la planta modelo Arabidopsis thaliana, PIN2, que dirige el flujo de auxina y, por lo tanto,crecimiento de la raíz. Si bien casi todas las plantas verdes tienen proteínas PIN, solo la molécula PIN2 específica en las plantas con semillas se reúne en el lado de las células epidérmicas de la raíz. Esta localización específica, exclusiva de las plantas con semillas, conduce a la polarización decélulas transportadoras que, a su vez, permiten que la raíz transporte auxina hacia el brote y, por lo tanto, la señalización basada en auxina se desvíe del lugar de la percepción de la gravedad a la zona de regulación del crecimiento.
Plantas como maestros para la humanidad
Con estos dos componentes anatómicos y funcionales identificados, los autores han obtenido información valiosa sobre la evolución del gravitropismo de las raíces, que es una de las adaptaciones cruciales de las plantas de semillas a la tierra. Pero incluso las implicaciones prácticas de estos hallazgos son concebibles: "Ahora quehemos comenzado a comprender qué necesitan las plantas para crecer anclaje estable para alcanzar nutrientes y agua en las capas profundas del suelo, eventualmente podremos encontrar formas de mejorar el crecimiento de los cultivos y otras plantas en áreas muy áridas ".dice Zhang, quien se unió al IST Austria en 2016. Agrega: "La naturaleza es mucho más inteligente que nosotros; hay mucho que podemos aprender de las plantas que eventualmente pueden beneficiarnos".
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Materiales proporcionados por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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