En colaboración con la Universidad de Freiburg, revelan el regulador que produce embriones de musgo sin que medie la fecundación cruzada
Tel Aviv. El proceso de reproducción es, esencialmente, el mismo en humanos, animales y la mayoría de las plantas. Se necesitan organismos masculinos y femeninos para que se dé este fenómeno.
Un nuevo estudio de la UTA y de la Universidad de Freiburg ofrece una alternativa: el descubrimiento de un disparador genético para el desarrollo de descendencia que evita la fecundación cruzada… en las algas. Esta investigación identifica y explora el interruptor genético maestro para la autorreproducción en el musgo Physcomitrella patens. De acuerdo con este nuevo estudio, el gen BELL1 habilita un sendero de genes que facilita el desarrollo de embriones sin que haya fertilización para así crear plantas de musgo adultas y completamente funcionales.
La investigación fue dirigida por el profesor Nir Ohad, director del Programa para la Seguridad Alimentaria del Centro Manna de la Facultad de Ciencias de la Vida y el profesor Ralf Reski de la Universidad de Freiburg. El estudio fue publicado recientemente en Nature Plants.
«El conocimiento obtenido en nuestra investigación podría contribuir a modernizar la agricultura, lo que nos permitiría clonar algunas plantas importantes y distribuir sus semillas entre los granjeros», postula el profesor Ohad.
Un modelo de autofertilización
«El musgo posee tanto óvulos como espermatozoides móviles y, como tal, funciona como una simple planta modelo para comprender los procesos de autofertilización», explica el profesor Ohad. «Nuestros resultados dan cuenta, en el nivel molecular, de cómo ha evolucionado la reproducción asexual, conocida como “partenogénesis” o “apomixis”. En estos procesos, se forman plantas genéticamente idénticas.»
En la reproducción, se activa una red de genes después de la fusión entre el esperma y el óvulo. Esto conduce al desarrollo de un embrión, que entonces crece y se transforma en un nuevo ser viviente. Hasta el momento, no estaba claro si existía un interruptor genético central para este proceso.
El equipo señala al gen BELL1 como regulador maestro para la formación y el desarrollo de embriones en el musgo. «Este gen se conservó en la evolución», explica el profesor Ohad, especialista en la regulación epigenética del desarrollo reproductivo. Este experto colaboró en la identificación del primero de los genes BELL en semillas hace 20 años como miembro del equipo dirigido por el profesor Robert Fischer de la Universidad de California en Berkeley. «Nuestros nuevos hallazgos podrían tener implicancias para la generación de descendencia genéticamente idéntica de plantas de cultivo de altos rindes.»
Los científicos se valieron de la ingeniería genética para activar el gen BELL1 en plantas de musgo y observaron embriones que se desarrollaban en forma espontánea en un tipo de célula específico. Para sorpresa de ellos, estos embriones se convirtieron en esporofitos de musgo completamente funcionales. Estas cápsulas de esporas más tarde formaron esporas que se convirtieron en nuevas plantas de musgo adultas.
¿De las plantas a los humanos?
De acuerdo con el estudio, la proteína codificada por el gen BELL1 pertenece a la clase de factores de transcripción homeobox. En humanos y en animales, también se hallan presentes genes homeóticos semejantes, donde, de la misma forma, controlan procesos de desarrollo fundamentales. Todavía no está claro si un congénere de BELL1, o no, es regulador maestro del desarrollo de embriones en humanos.
«Nuestros resultados son importantes y no se limitan a los musgos», agrega el profesor Reski. «En primer lugar, pueden arrojar luz sobre cómo se desarrollaron las algas y se transformaron en plantas de tierra, y les dieron forma a nuestros ecosistemas actuales. En segundo lugar, pueden contribuir a revivir el concepto de reguladores maestros genéticos en el desarrollo de plantas, animales y humanos.»
El estudio contó con el apoyo de la Fundación Germano-Israelí, el Grupo de Excelencia de Freiburg BIOSS y el Instituto de Freiburg para Estudios Avanzados. Los científicos prosiguen con su investigación para identificar los genes precisos activados por BELL1 con el fin de facilitar la formación de embriones sin que haya necesidad de fertilización.
