Los científicos cultivan flores que brillan en la oscuridad insertando ADN de hongos bioluminiscentes

  • Los investigadores pudieron tomar el ADN de ciertos hongos y añadirlo a las plantas
  • Empezaron con la planta del tabaco, ya que tienen una estructura relativamente sencilla
  • El proceso permite que las nuevas plantas tengan un ‘brillo constante y renovable’

Las plantas que ‘brillanen la oscuridad’ han sido desarrolladas por investigadores utilizando ADN tomado de hongos – y esperan poder vender rosas brillantes en el futuro.

Un equipo mundial de investigadores, financiado por la empresa biotecnológica Planta, descubrió que la bioluminiscencia de algunos hongos es un proceso natural similar al de las plantas.

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Esto les permitió tomar el ADN de los hongos y crear nuevas plantas que brillan mucho más de lo que ha sido posible a partir de otras técnicas en el pasado.

Hasta ahora sólo han creado una versión de la planta de tabaco, pero esperan poder producir rosas, bígaros y otras flores de jardín en el futuro.

Las plantas que ‘brillan en la oscuridad’ han sido desarrolladas por investigadores utilizando ADN tomado de hongos – y esperan poder vender rosas brillantes en el futuro

El estudio es una colaboración de 27 científicos de Planta, la Academia Rusa de Ciencias, el MRC de Londres y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria.

Los autores principales, el doctor Kaen Sarkisyan y la doctora Illa Yampolsky, dijeron que no se trata sólo de estética: la luz biológica puede utilizarse para observar el funcionamiento interno de una planta.

Las plantas que contienen el ADN del hongo brillan continuamente a lo largo de su ciclo vital, desde la plántula hasta la madurez, y no necesitan adquirir nuevas sustancias químicas.

Esto contrasta con otras formas de bioluminiscencia utilizadas habitualmente, como el ADN que se toma de las luciérnagas y se añade a las plantas, que se consiguió por primera vez hace 30 años.

Las plantas convierten una molécula en luz mediante cuatro enzimas

Aunque los hongos no están estrechamente relacionados con las plantas, ambos comparten una molécula que los científicos han utilizado.

La luz de los hongos se centra en una molécula orgánica que también es necesaria en las plantas para fabricar las paredes celulares.

En los hongos esta molécula, llamada ácido cafeico, produce luz a través de un ciclo metabólico.

En las plantas, el ácido cafeico es un bloque de construcción de la lignina, que ayuda a proporcionar resistencia mecánica a las paredes celulares

El ciclo en los hongos -y en estas nuevas plantas- implica cuatro enzimas.

Dos enzimas convierten el ácido cafeico en un precursor luminiscente – una especie de «primer paso».

Este es entonces oxidado por una tercera enzima para producir un fotón.

La última enzima convierte la molécula oxidada de nuevo en ácido cafeico para comenzar el ciclo de nuevo.

A pesar de que sus nombres suenan similares, el ácido cafeico no está relacionado con la cafeína.

El nuevo descubrimiento también puede utilizarse con fines prácticos y estéticos, sobre todo para crear flores brillantes y otras plantas ornamentales.

Aunque sustituir las luces de las calles por árboles brillantes puede resultar fantástico, las plantas producen una agradable aura verde que emana de su energía viva.

Según los autores, las plantas pueden producir más de mil millones de fotones por minuto.

El doctor Keith Wood, director general de Light Bio, formó parte del equipo que creó la primera planta luminiscente utilizando un gen de las luciérnagas.

ADVERTENCIA

«Estas nuevas plantas pueden producir un brillo mucho más intenso y constante, que está totalmente incorporado en su código genético.

Diseñar nuevas características biológicas es más complejo que limitarse a trasladar partes genéticas de un organismo a otro, afirman los autores.

Las nuevas partes añadidas a la planta necesitan ‘integrarse metabólicamente’ dentro del huésped.

Para la mayoría de los organismos, no se conocen todas las partes necesarias para la bioluminiscencia. y hasta hace poco, sólo se disponía de una lista completa de partes para la bioluminiscencia bacteriana.

Los intentos anteriores de crear plantas brillantes a partir de estas partes no han salido bien, en gran medida porque las partes bacterianas no suelen funcionar correctamente en organismos más complejos.

Hace aproximadamente un año los investigadores encontraron partes dentro de ciertos tipos de hongos que sostienen la bioluminiscencia.

Esta es la primera vez que la luz viva de un organismo multicelular avanzado había sido completamente definida por los científicos y allanó el camino para este nuevo desarrollo en las plantas.

Esto les permitió hacer plantas brillantes que son al menos diez veces más brillantes que los intentos anteriores utilizando ADN de luciérnaga.

Usando cámaras ordinarias y teléfonos inteligentes, se grabó la iluminación verde procedente de las hojas, los tallos, las raíces y las flores.

Lo consiguieron sin perjudicar la salud de la planta que portaba el nuevo ADN.

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Aunque los hongos no están estrechamente relacionados con las plantas, su emisión de luz se centra en una molécula orgánica que también es necesaria en las plantas para fabricar las paredes celulares.

Esta molécula, llamada ácido cafeico, produce luz a través de un ciclo metabólico en el que intervienen cuatro enzimas.

Dos enzimas convierten el ácido cafeico en un precursor luminiscente, que luego es oxidado por una tercera enzima para producir un fotón.

La última enzima convierte la molécula oxidada de nuevo en ácido cafeico para comenzar el ciclo de nuevo.

En las plantas, el ácido cafeico es un bloque de construcción de la lignina, que ayuda a proporcionar fuerza mecánica a las paredes celulares y es parte de la biomasa de una planta y uno de los recursos renovables más abundantes en la Tierra.

Como componente clave del metabolismo de las plantas, el ácido cafeico también forma parte de muchos otros compuestos esenciales relacionados con los colores, las fragancias, los antioxidantes, etc.

A pesar de que sus nombres suenan similares, el ácido cafeico no está relacionado con la cafeína.

Al conectar la producción de luz con esta molécula vital, el equipo pudo crear una planta que puede revelar a los científicos información sobre su propia composición.

Puede revelar el estado fisiológico de las plantas y sus respuestas al entorno.

Las plantas que contienen el ADN del hongo brillan continuamente a lo largo de su ciclo de vida, desde la plántula hasta la madurez – no necesitan adquirir nuevas sustancias químicas

‘Por ejemplo, el brillo aumenta drásticamente cuando se coloca cerca una piel de plátano maduro (que emite etileno)’, escribieron los autores.

ADVERTENCIA

Las partes más jóvenes de las plantas tienden a brillar más y las flores son particularmente luminosas.

Los patrones parpadeantes u ondas de luz son a menudo visibles, revelando comportamientos activos dentro de las plantas que normalmente estarían ocultos.

En esta investigación publicada, los autores se basaron en las plantas de tabaco debido a su genética simple y su rápido crecimiento.

Investigaciones realizadas en Planta, y por Arjun Khakhar y sus colegas, han demostrado la viabilidad de otras plantas brillantes, como la vincapervinca, la petunia y la rosa.

Se pueden esperar plantas aún más brillantes con un mayor desarrollo.

Pueden ser posibles nuevas características, como el cambio de brillo o color en respuesta a las personas y el entorno.

«A través de esta aura viviente, podemos incluso obtener una nueva conciencia de nuestras plantas que emule el inspirador encanto de Avatar», escribieron los autores.

La investigación se ha publicado en la revista Nature Biotechnology.

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