La memoria epigenética ayuda a las plantas a adaptarse al cambio climático
No solemos pensar que las plantas son inteligentes. Pero pueden aprender, comunicarse, recordar e incluso tomar decisiones en base a estímulos. Esta capacidad les permite alterar su comportamiento para mejorar su estado físico general, lo que es especialmente útil cuando se enfrentan a desafíos ambientales adversos como la sequía o los cambios extremos de temperatura.
Aunque las plantas son tan hábiles como los animales para responder a su entorno, carecen de capacidad cognitiva, que opera a través de estructuras y mecanismos neuronales. En cambio, la «inteligencia» de las plantas se basa en redes celulares, moleculares y bioquímicas. Los investigadores llaman a esto memoria somática, y puede transmitirse a futuras generaciones de plantas a través de epigenética.
En un artículo de revisión publicado en Tendencias en la ciencia de las plantas, P. Gallusci et al. explicar en detalle los mecanismos epigenéticos moleculares que subyacen a la inteligencia de las plantas y cómo pueden adaptarse al estrés del cambio climático y, notablemente, transmitir el conocimiento adquirido a la descendencia.
«Un día pensé en cómo el estilo de vida y la experiencia de una persona pueden afectar sus gametos al pasar marcas moleculares de su vida a sus hijos», dijo el autor principal y genetista de las plantas Federico Martinelli de la Universidad de Florencia. “Inmediatamente, pensé que se debían transmitir aún más marcas epigenéticas a las plantas, ya que las plantas son organismos sésiles que están sujetos a mucho más estrés ambiental que los animales a lo largo de su vida.
Las marcas epigenéticas son modificaciones químicas que se adhieren al ADN, regulando la activación o extinción de genes específicos. A diferencia de las mutaciones genéticas permanentes, las modificaciones epigenéticas no alteran el código genético subyacente y son potencialmente reversibles. En cambio, contribuyen a cambios en fenotipo al afectar cómo se expresan o leen los genes en la célula. Los estímulos ambientales pueden desencadenar cambios epigenéticos, que son hereditarios. Por lo tanto, es fácil ver cómo el entorno influye en la genética.
En publicaciones de blog anteriores, discutimos cómo las plantas usan la epigenética para recordar respuestas pasadas al estrés por calor, lo que les permite autorregularse durante episodios de calor intenso. También informamos cómo los modelos de plantas sometidos experimentalmente a vinagre poseían una modificación epigenética natural correlacionada con un aumento en la tolerancia a la sequía.
Las plantas son una parte esencial de nuestro ecosistema y deben adaptarse a su entorno por necesidad. Sin embargo, las plantas también son muy sensibles y requieren condiciones específicas, como la cantidad adecuada de luz solar, temperatura y lluvia para prosperar. Incluso el más mínimo cambio en estos elementos puede afectar su capacidad para reproducirse y sobrevivir como especie.
Como afirma Martinelli, “Muchas plantas necesitan un periodo mínimo de frío para que su reloj ambiental ajuste su tiempo de floración. A medida que las estaciones frías se acortan, las plantas se han adaptado para necesitar un clima menos frío para retrasar la floración. Estos mecanismos permiten que las plantas eviten la floración en momentos en que es menos probable que se reproduzcan.
El artículo destaca genes, proteínas y oligonucleótidos esenciales (o moléculas cortas de ADN/ARN) que se han estudiado previamente por su papel en la memoria del estrés de las plantas. Los autores también presentan varios ejemplos que demuestran la existencia de mecanismos epigenéticos que ayudan a regular la memoria de la planta en respuesta al estrés ambiental y afectan la adaptación de la descendencia a este estrés.
Martinelli y sus colegas esperan posibles estudios adicionales para comprender mejor aún más información epigenética heredada por la próxima generación. Creen que es necesario dilucidar la contribución de diferentes tipos de maquinaria epigenética, como la metilación del ADN, la remodelación de la cromatina y la regulación mediada por ARN, a la percepción, el almacenamiento, la elaboración y la transmisión de datos.
«Estamos particularmente interesados en descifrar el alfabeto epigenético subyacente a todos los cambios en el material genético causados por el medio ambiente, sin cambios en la secuencia de ADN», dice Martinelli. «Esto es especialmente importante cuando consideramos el rápido cambio climático que observamos hoy, al que todos los organismos vivos, incluidas las plantas, deben adaptarse rápidamente para sobrevivir».
Fuente: P. Gallusci, et al. En lo profundo de las memorias epigenéticas de las plantas estresadas. Tendencias en la ciencia de las plantas2022,10.1016.
Referencia: Prensa celular. Las plantas usan sus memorias epigenéticas para adaptarse al cambio climático. Ciencia diaria. 17 de noviembre de 2022.
