Ingeniería genética: Descubierto el mecanismo de transmisión de cloroplastos paternos en plantas
Los cloroplastos son orgánulos intracelulares presentes en los eucariotas que pueden realizar la fotosíntesis. Son los encargados de transformar la luz del Sol en energía química que podrá ser usada para crecer, desarrollarse y reproducirse. De hecho, es la única o primera fuente de energía en el sistema que forma el planeta entero. Están presentes en plantas, pero también en algas. El origen de los cloroplastos (según la teoría endosimbionte actualmente aceptada, son bacterias que desarrollaron esta capacidad). La cuestión es que hasta ahora se concedía de forma unánime que los cloroplastos se transmitían por vía materna, al igual que las mitocondrias, de forma casi exclusiva. El esperma, el gameto masculino, por norma general se desprende de todos sus orgánulos para ser más pequeño y móvil, mientras que el gameto femenino, el óvulo, puede permitirse ser de gran tamaño y conservar todos sus orgánulos, puesto que es inmóvil.
Forma de un cloroplasto típico de plantas.
Este razonamiento tiene sentido y ocurre en la mayoría de las veces. Lo importante aquí es todas estas veces que decimos “en la mayoría de las veces”, “por norma general” o “de forma casi exclusiva”. Esta vaguedad final tan poco propia de la ciencia es debido a que gracias al estudio genético de cientos de individuos sabemos que la transmisión de los orgánulos “no siempre” es exclusivamente materna. El ratio de herencia de cloroplastos paternos es de 1 de cada 100.000 nuevos individuos (0,00001%). La cuestión era que a pesar de tener pruebas empíricas (de observarlo en algunos individuos) no se sabía qué tenía que pasar exactamente para que se dé este raro fenómeno. Se observaba que de vez en cuando una planta hija contaba con cloroplastos provenientes del gameto masculino, pero no se sabía por qué esa planta sí y otras no. ¿Qué había pasado ahí?
Ahora, un estudio muy reciente (publicado en 2023 en la prestigiosa revista Nature) parece haber encontrado unas condiciones en las que los orgánulos son transmitidos desde el padre para favorecer la mejora de la especie vegetal, resolviendo una de las incógnitas de la reproducción más antiguas. El experimento es técnicamente sencillo. Se inserta el gen que otorga resistencia contra un antibiótico en el genoma del cloroplasto y luego se usa el polen (masculino) de esas plantas para fecundar óvulos de otra planta. Luego las semillas se crecen en presencia de ese antibiótico y las que sobreviven han transmitido sus cloroplastos (donde estaba la resistencia al antibiótico). El problema es de carácter práctico. Para realizar este estudio han utilizado más de 4 millones de plantas y han sometido diversos grupos a estímulos diferentes. Desde calor y frío, hasta intensidad de luz o condiciones del suelo.
El estudio ha revelado que las condiciones de frío causan que se hereden los cloroplastos del padre con 150 veces más probabilidades que en condiciones normales. Este es el primer caso demostrado de que las condiciones ambientales intervienen en la herencia de los cloroplastos. Después se relacionó el frío con la actividad de una enzima que degrada ADN de cloroplasto durante la formación del polen, llegando hasta encontrar herencia paterna en el 3% de los individuos.
Este estudio abre un nuevo abanico de posibilidades para el mejoramiento genético de plantas y el control de la ingeniería genética vegetal.