CIENCIA › ENTREVISTA A MARCELO YANOVSKY, INVESTIGADOR DEL RELOJ INTERNO DE LAS PLANTAS

El genoma verde

Las plantas cuentan con relojes endógenos que les permiten mantener la estabilidad interna de sus procesos biológicos. Un equipo liderado por Marcelo Yanovsky descubrió la funcionalidad del gen Gemin 2 vegetal frente a los efectos del cambio climático.

 Por Pablo Esteban

El tiempo es una categoría, construida en forma colectiva y en efecto mutable, que sirve a los seres humanos para advertir el cambio. En palabras del sociólogo alemán Norbert Elias puede definirse como “la puesta en relación de procesos factuales que se mueven continuamente”. En esta línea, del mismo modo que existen dispositivos –como los relojes– que miden y otorgan sentido a las percepciones sobre el tiempo “externo”; por otra parte, también es posible identificar el tiempo “interno”, tan periódico y predecible como el primero.

Desde esta perspectiva, la cronobiología se constituye como la disciplina que estudia el comportamiento de los ritmos biológicos en las funciones corporales. Ahora bien, bajo esta premisa, si se asume la presencia de ritmos endógenos que organizan las acciones vitales de las personas (como puede ser la distribución de horas destinadas al sueño y a la vigilia), ¿qué ocurre con los tiempos internos del resto de los seres vivos? En concreto, ¿cómo se sincroniza el reloj de las plantas?

Marcelo Yanovsky es doctor en Biología (UBA), investigador independiente del Conicet y, en la actualidad, dirige el prestigioso laboratorio de Genómica Vegetal del Instituto Leloir. Su infancia estuvo atravesada por cobayos, laboratorios y guardapolvos blancos. Desde pequeño, recibió la influencia de su padre, Jorge, médico especializado en el estudio del Chagas. Más tarde, cuando fue adolescente, su familia creó una empresa, pero su pasión por las plantas ya había florecido lo suficiente y optó por el camino de la ciencia. Hace 25 años posa su lupa sobre el reino vegetal, y en esta oportunidad, explica cómo funcionan y se ajustan los relojes internos de los seres vivos más sedentarios de todos, describe los últimos desarrollos vinculados al mundillo de la genética y evalúa las futuras aplicaciones de sus investigaciones al campo de la biotecnología.

–En el Instituto Leloir, usted se desempeña como jefe del Laboratorio de Genómica Vegetal. En concreto, ¿qué investigan?

–Las plantas cuentan con un genoma que reúne toda la información genética que contiene su programa de crecimiento y desarrollo en el ADN. Desde esta perspectiva, existen dos clases de genómica: la estructural y la funcional. Mientras la primera describe los genes, estudia su distribución y diferencia qué segmentos poseen información y cuáles no; la segunda analiza las acciones y el comportamiento, es decir, las funciones de cada gen. Mi equipo trabaja en esta última orientación, en particular, sobre aquellos genes que habilitan a las plantas a medir el tiempo, anticiparse a las estaciones y responder a la luz.

–¿Cronobiología? Algo similar a lo que Diego Golombek analiza en seres humanos...

–Sí, Diego es uno de los padres fundadores de la cronobiología y, de hecho, él me ayudó bastante cuando realicé mis primeros pasos en el área. Era mi consejero, pues, nadie se preocupaba por los relojes biológicos de las plantas, allá por 1995.

–En este sentido, ¿qué es un reloj biológico?

–Es un mecanismo que tienen todos los seres vivos que les permite medir el tiempo: anticiparse y adaptarse a los cambios ambientales vinculados a los ciclos de luz-oscuridad –relacionados con el movimiento de rotación de la Tierra– y, por otra parte, a las modificaciones referidas a las estaciones anuales –emparentadas con el movimiento de traslación del planeta alrededor del Sol–.

–De aquí, ¿qué funciones cumplen en las plantas?

–Por ejemplo, permiten controlar el proceso de fotosíntesis, la tolerancia al frío y regular el crecimiento de las hojas. Son grandes coordinadores que optimizan el funcionamiento en relación a las variables ambientales que más impactan en las plantas: luz, temperatura, humedad. Ese mismo reloj lo utilizan las plantas para medir el largo del día y sincronizar su desarrollo anual –hay algunas especies que florecen en primavera cuando los días se alargan mientras otras lo hacen hacia el final del verano cuando los días comienzan a acortarse–. De modo que estudiamos cómo son los genes que interactúan y los mecanismos que se ponen en juego.

–¿Qué ocurre con las plantas cuyo reloj interno se descompone?

–Una planta que no mide de manera correcta el tiempo no logra adaptarse. Existen especies cuyo reloj endógeno funciona muy lento y no se ajustan a días de 24 horas. En efecto, de manera artificial, es posible crear días de 30 horas con 15 horas de luz y 15 de oscuridad, para que logren sobrevivir. Del mismo modo, puede ocurrir el caso inverso: ejemplares cuyos relojes estén bien sincronizados en lapsos de 24 horas diarias que funcionan mal con días artificiales de 30 horas.

–Imagino que ello depende de la variabilidad genética...

–Exacto. Sucede algo parecido con los seres humanos: están los que se despiertan muy temprano y los que se acuestan tarde. Lo que se modifica, en definitiva, es el modo en que se interpreta el largo del día. Hace muchos siglos la humanidad se interesó por adaptar ciertas especies en determinadas latitudes. Ello ocasionó, en el proceso evolutivo, la selección inconsciente de genes específicos que producen que un reloj funcione más lento o más rápido de acuerdo a la necesidad de los agricultores.

–Ya que describe el estudio de los tiempos internos de los seres vivos como el producto inacabado de un proceso histórico que siempre deviene, ¿en qué momento la ciencia comienza a pensar en relojes biológicos?

–La historia de la cronobiología está muy emparentada con el desarrollo de la biología vegetal. Los ritmos biológicos son descubiertos en las plantas por los griegos cuando observan en el siglo 200 a. C. que las hojas cambiaban su posición en el transcurso del día. Luego, en el siglo XVIII, el astrónomo francés Jean-Jacques d’Ortous de Mairan observó que las hojas de las plantas estaban extendidas durante el día y se replegaban durante la noche. Tras colocar una maceta con una de sus plantas en sitios sin luz durante varios días, constató que las hojas se continuaban extendiendo y retrayéndose en la oscuridad. Era, tal vez, la primera sugerencia que indicaba que los seres vivos contaban con un reloj endógeno.

–Un momento, si el reloj es interno, ¿por qué son importantes los ciclos de luz-oscuridad?

–Porque si bien no dependen de los ciclos de luz-oscuridad para funcionar, deben sincronizarse todos los días. Para este ajuste diario son vitales las señales del ambiente. Existen sensores –pigmentos– que reciben la luz y que sincronizan los relojes.

–Es decir que la luz se encarga del proceso de “reset” de los relojes...

–Claro. A diario, se resetean al amanecer y al atardecer.

–Cuénteme en qué se basa su último descubrimiento: el “termostato” que protege a las plantas del cambio climático.

–Se vincula un poco con lo que recién te comentaba. Si bien los relojes son internos, necesitan del ambiente y de los ciclos de luz-oscuridad para sincronizarse a diario. No obstante, tampoco es bueno que respondan de una manera exagerada a lo que ocurre en su entorno. Por ejemplo, no sería positivo que un reloj se acelere con el calor o se enlentezca con el frío. El ciclo de luz-oscuridad no depende de la temperatura, por ello, estudiamos el proceso de regulación natural de los efectos de las temperaturas en las plantas.

–¿Cómo lo hacen?

–Buscamos ejemplares que cuenten con relojes que funcionan mal, es decir, plantas con algún gen mutado que ocasione la aceleración o la desaceleración de los ritmos. Luego, observamos cuáles son las piezas que se arruinaron.

–Y, en general, ¿qué piezas se arruinan?

–No sabemos bien cuáles se arruinan, pero sí podemos afirmar que hay algunas que son fundamentales. Hace unos años descubrimos, en colaboración con el doctor Alberto Kornblihtt, que existía una pieza vital que permitía que el reloj interno funcione de manera adecuada, encargada de regular la expresión génica de un proceso denominado splicing –empalme– alternativo. Hallamos un gen –Gemin 2– que atenúa los efectos de la temperatura y facilita la homeostasis de las plantas frente al cambio climático.

–¿Qué ocurre con las plantas que no tienen ese gen?

–Las plantas que no tienen el gen –porque, eventualmente, son mutantes– cuentan con un reloj muy sensible al cambio de temperaturas. En muchos casos, no toleran los efectos del cambio climático y no sobreviven. A su vez, evidenciamos un ciclo regulatorio que contribuye a que la temperatura no impacte sobre el reloj. Ahora bien, hasta el momento resulta muy complejo colocar ésta pieza en aquellos relojes que funcionan mal. El mundo se calienta y, en esta línea, buscamos opciones que desde la biología otorguen respuestas en relación al crecimiento y al desarrollo de las plantas.

–¿Qué impacto pueden tener sus investigaciones en el campo de la producción agrícola?

–El objetivo es mejorar los mecanismos de defensa de las plantas frente a los efectos derivados del cambio climático. Los golpes de calor impactan de modo negativo sobre la productividad de cualquier cultivo. Por ello, desde la genómica buscamos ayudar a las plantas a superar los picos de temperatura y el estrés, a partir de la manipulación de sus relojes internos.

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Marcelo Yanovsky dirige el prestigioso laboratorio de Genómica Vegetal del Instituto Leloir.
Imagen: Sandra Cartasso
 
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