Dos moléculas indican el destino de las células de una planta

Los organismos complejos estamos formados por células de todo tipo. Los animales, especialmente, somos una amalgama por tejidos muy distintos entre ellos que contienen células especializadas. Por ejemplo, el tejido nervioso tiene neuronas, células de la glía y está regado y protegido por células sanguíneas. Sin embargo, todas esas células han surgido de un mismo lugar, de una célula madre embrionaria que se ha dividido y especializado en estos tejidos. En las plantas sucede algo similar. Hace aproximadamente 1000 millones de años, cuando las células eucariotas se dividieron en células animales y vegetales, lo hicieron a partir de un único antepasado común. Por tanto, los mecanismos de división celular todavía comparten cierta homología. En las plantas los distintos tejidos también aparecen a partir de células madre que forman las células de las hojas, los frutos o las raíces. Comprender estos mecanismos en plantas podría ayudar a entender también cómo funcionan los de los animales y explicar qué sucede cuando la biología comete errores.

Madre no hay más que las que se dividen

Según explican en el artículo, cada vez que se divide una célula madre tiene dos opciones: o producir dos células madre que ayuden a mantener la población, o especializar una de las células que ha producido. Este proceso ocurre a diario en prácticamente todos los tejidos de la planta, donde hay pequeños grupos de células madre no especializadas produciendo nuevos tejidos. Al proceso se le conoce como división asimétrica y aunque se conoce desde hace mucho tiempo, es muy complicado explicar a nivel molecular cómo las células madre de las plantas deciden qué camino tomar.

Por ello, la investigadora Cara Winter y el investigador Pablo Szekely, de la Universidad de Duke han recurrido a una de las plantas modelo más utilizadas del mundo para estudiar a fondo todos los agentes implicados en la decisión de las células madre. Concretamente se centraron en dos reguladores clave de la división celular en Arabidopsis Thaliana, unas proteínas llamadas ‘short-root’ o raíz corta y ‘scarecrow’ o espantapájaros que, juntas, incitan a las células de la raíz en división a especializarse.

Siguiendo la luz

Para conseguirlo han empleado una técnica llamada microscopía de luz laminar. Esta técnica utiliza un haz de luz láser con el que los investigadores pueden excitar las moléculas fluoróforas de una región muy fina de la muestra. Es decir, los investigadores tratan de encender unas bombillas moleculares que han colocado previamente en las proteínas de interés. De esta forma, pueden ver tanto la producción como la distribución de las proteínas en las células de la muestra y entender cómo funciona la dinámica celular.

Una vez calibrado el dispositivo, pudieron grabar la actividad de la raíz durante 50 horas, dando lugar a un video en el que se observa cómo las proteínas se producen en el interior de las células madre. Originalmente se pensaba que se necesitaban altas concentraciones de ‘short-root’ y ‘scarecrow’ para que la planta especializase sus tejidos, pero estos investigadores han demostrado que no, que una producción muy pequeña de la proteína es suficiente como para desencadenar la división asimétrica. Según afirma Szekely, la concentración sólo ha de superar cierto umbral.

Plantas y animales

Al igual que en humanos y animales, este mecanismo está altamente regulado por la maquinaria celular, ya que los errores pueden llegar a producir una división incontrolada. En plantas, estas divisiones incontroladas forman los tumores que se pueden observar en algunas raíces y troncos, donde las células vegetales dejan de seguir el patrón de crecimiento normal y forman bultos y rugosidades. Si bien, generalmente, no suponen una gran carga para la planta, el crecimiento anormal sí que puede amenazar la vida de los animales. Los errores en la división celular son una cualidad del cáncer, una enfermedad terrible y una de las principales causas de muerte en humanos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• En las plantas, los tumores no suelen suponer un gran problema. Normalmente ocurren en los tejidos externos, por lo que se observan bultos que crecen en tamaño con los años. Como los árboles generan muchos más nutrientes de los que consumen, puede alimentar a los tumores sin disminuir su desarrollo.
• Ahora bien, cuando los tumores arbóreos ocurren el algún lugar que afecte al xilema o al floema del tronco o las raíces, es decir, a los vasos principales que transportan los nutrientes por la planta, sí que puede suponer un problema, ya que entonces se pueden secar partes o la totalidad del árbol.

Referencias (MLA):

• Winter, C.M., Szekely, P., Popov, V. et al. SHR and SCR coordinate root patterning and growth early in the cell cycle. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06971-z