Las fotos que están viendo
corresponden a exactamente el mismo árbol, pero fueron tomadas en 4
épocas diferentes del año. ¿Cuál foto fue tomada en primavera? Pues es
muy fácil, es la tercera foto de izquierda a derecha. ¿Cómo lo sabemos?
Por las flores, ¿cierto? Ahora, vamos a la pregunta realmente
interesante: ¿Cómo supo el árbol que era primavera y que debía florecer?
Si bien no todas las plantas
florecen en primavera, muchas de ellas lo hacen. Este comportamiento ha
sido seleccionado de manera evolutiva, ya que les permite a las plantas
producir flores -y sus gametos, que se encuentran dentro de ellas- en
una época del año que tiene un clima benigno y que no pondrá en peligro
su éxito reproductivo. Si las flores fueran producidas en medio del
invierno, las heladas podrían acabar con ellas y las plantas no podrían
reproducirse. El descubrir cómo las plantas “saben” que llegó la
primavera ha sido una de las travesías científicas más fascinantes de la
biología vegetal.
El tabaco gigante y la noche larga
En 1906 los agricultores del tabaco
de Maryland (USA) fueron bendecidos por la naturaleza con una variedad
de tabaco nueva, que apareció de manera espontánea en sus campos y que
los llenó de alegría (y dinero). Este tabaco fue bautizado como Maryland Mammoth y, como su nombre lo indica, era una planta enorme: crecía hasta casi cuatro metros, producía más de 100 hojas y era mucho más grande que las plantas de tabaco silvestre.
El
tabaco de la izquierda es el silvestre y el de la derecha es el
Maryland Mammoth. El sujeto que está sobre los hombros del estudiante es
Richard Amasino, investigador de la Universidad de Wisconsin.
Sin embargo, el tabaco Maryland Mammoth
tenía un problema: no florecía en primavera -como lo hace el tabaco
silvestre- y sólo producía unas pocas flores muy entrado el invierno;
esas flores se dañaban con el frío y no producían semillas. El tabaco Maryland Mammoth
era una mina de oro, pero como no se podía reproducir, los agricultores
se sintieron muy decepcionados. Harry Allard y Wightman Garner,
dos investigadores del Departamento de Agricultura de Estados Unidos
(USDA), se interesaron en averiguar por qué el tabaco Maryland Mammoth
se entretenía tanto haciendo hojas y se olvidaba de florecer, para
hacerlo solo entrado el invierno. Mediante sencillos experimentos,
Allard y Garner descubrieron que el tabaco Maryland Mammoth sí
florecía cuando lo ponían en condiciones de luz similares a las del
invierno. Estas investigaciones fueron el punto de partida para
descubrir el comportamiento de las plantas con respecto a la cantidad (y
calidad) de la luz y su efecto en la floración.
Descubrieron 3 tipos de
comportamiento: plantas que florecían cuando el día era largo y la
noche corta (a las que llamaron plantas de día largo, como el tabaco silvestre), plantas que florecían cuando el día era corto y la noche larga (a las que llamaron plantas de día corto, como el tabaco Maryland Mammoth) y plantas a las que “les daba lo mismo” la duración del día (a las que llamaron plantas neutrales). Este comportamiento, relacionado con la cantidad de luz que las plantas reciben y su respuesta floral, fue llamado fotoperíodo
y explica por qué algunas plantas florecen en primavera -cuando el día
se hace más largo- y otras lo hacen en invierno, cuando los días son
cortos.
El florígeno
Experimentos posteriores
permitieron descubrir que eran las hojas de las plantas las encargadas
de medir la duración del día y la noche. En efecto, si se toma una
planta de día corto y se la pone en condiciones de día largo, esta
obviamente no florecerá. Sin embargo, bastaba con someter a sólo una hoja de la planta
a un régimen de día corto -usando un sobre de papel aluminio para
cubrirla y acortar la duración del día sólo en esa hoja- para inducir la
floración de la planta. Lo más increíble era que si se cortaba esa hoja
inducida y se le injertaba a una planta no inducida, ésta florecía. Es
más, esa misma hoja inducida de una planta de día corto, si era
injertada en una planta de día largo no inducida, hacía que ésta
floreciera. Es decir, existe una señal de naturaleza móvil, estable y universal que hace florecer a las plantas. La señal, de naturaleza desconocida, fue bautizada como florígeno (u hormona floral) por el fisiólogo Ruso Mikhail Chailakhyan en 1936. La búsqueda del florígeno fue frenética pero infructuosa. Tuvieron que pasar más de 70 tortuosos años -incluyendo su descubrimiento y retracción
del artículo respectivo por manipulación de datos- para que finalmente
el año 2007 se descubriera que se trataba de una proteína pequeña,
llamada FLOWERING LOCUS T
(FT).
La proteína FT se expresa exclusivamente en las hojas de las
plantas en respuesta a la presencia de una proteína que se llama
CONSTANS (CO). Se sabía que la expresión de CO respondía al fotoperíodo
-entre otros factores- y que en las plantas de día largo sólo era
posible encontrar esta proteína cuando las plantas estaban sometidas a
condiciones de día largo y que desaparecía rápidamente en condiciones de
día corto. De esta forma, el día largo induce la expresión de CO y a su
vez esta proteína induce la expresión de FT, que se mueve por el
sistema vascular de las plantas, desde las hojas hasta las puntas de los
tallos, para inducir la floración.
Lo más bello de este modelo es que
se encontró que FT y CO también regulaban la floración en las plantas de
día corto. La única diferencia es que en las plantas de día corto -como
arroz- CO actúa como un represor de FT y por lo tanto en día largo
inhibe su expresión.
Modelo
de inducción floral mediado el fotoperíodo y el módulo CO/FT. Se
muestra como funciona en plantas de día largo (Arabidopsis, a la
izquierda) y de día corto (Arroz, a la derecha). En arroz, las proteínas
CO y FT se conocen con el nombre de Hd1 y Hd3a, respectivamente.
Actualmente se sabe que la proteína
FT es un inductor universal de la floración y además puede regular la
juvenilidad de los árboles. Por ejemplo, los Álamos requieren de varios
años para florecer por primera vez; sin embargo, plantas de Álamo
transgénico que expresan fuertemente FT florecen a las cuatro semanas de vida. Recientemente el grupo del científico Estadounidense Ralph Scorza ha
logrado generar plantas transgénicas de ciruelo que florecen en menos
de un año cuando son crecidos desde semillas en vez de los 3 a 10 años
que demoran normalmente.
Esta tecnología se llama FasTracking
y podría acelerar la generación de nuevas variedades de frutales,
incluso de aquellos que hasta ahora no han sido mejorados debido a la
enorme cantidad de tiempo que debe transcurrir para que produzcan flores
(y frutos) por primera vez, como este árbol, al que le tomó más de 90 años producir sus primeras flores.
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