Las hojas de las plantas pueden parecer inocuas, pero debajo de sus superficies brillantes se encuentra un descubrimiento sorprendente: están recubiertas con una amplia gama de moléculas de ARN (ácido ribonucleico).
Esta investigación tiene el potencial de remodelar nuestra comprensión de la biología vegetal y las interacciones entre las plantas y el medio ambiente.
Lucia Bornigo y Miu Singla-Rastogi, becas postdoctorales de la Universidad de Indiana en Bloomington, realizaron el estudio con Roger Innes, profesor de biología.
La investigación ofrece una nueva perspectiva sobre las complejas relaciones entre plantas y microbios.
«Lo más emocionante para nosotros de este descubrimiento es que sugiere que las plantas pueden controlar sus microbios, en parte, controlando la expresión genética en los microbios mediante el uso de ARN de interferencia entre reinos, también conocido como ARNi», dijo Innes.
Pero ¿qué significa esto y por qué es importante?
Un descubrimiento revolucionario: plantar ARN en la superficie de las hojas
El ARN, una molécula frágil, normalmente se degrada rápidamente fuera de la célula a menos que esté protegida. Sin embargo, este estudio revela que las plantas secretan ARN viable en la superficie de sus hojas, donde permanece sorprendentemente estable.
El descubrimiento sugiere que el ARN derivado de plantas puede influir directamente en las comunidades microbianas en las superficies de las hojas al participar en ARNi entre reinos, un proceso en el que el ARN de un organismo afecta la expresión genética en otro.
El ARNi entre reinos no es nuevo en biología. Los científicos saben que los organismos pueden intercambiar ARN para controlar genes. Cabe destacar aquí la idea de que las plantas pueden utilizar este mecanismo para comunicarse con los microbios que colonizan sus superficies.
«Recientemente se ha demostrado que los ARN producidos por un organismo pueden ser absorbidos por otro organismo y luego emparejarse con los ARN del organismo receptor», explicó Innes. La interferencia de ARN ocurre en todos los organismos vivos.
Papel del ARN y los polisacáridos en las plantas.
El equipo de investigación encontró abundantes ARN en la superficie de las hojas. Arabidopsis thalianaPlanta modelo muy utilizada en estudios científicos.
Estos ARN eran estables, probablemente porque formaban condensados con polisacáridos como la pectina.
Como componente de la pared celular vegetal, la pectina desempeña un papel protector, asegurando que las moléculas de ARN puedan permanecer fuera de las células vegetales.
Las implicaciones son profundas. El ARN estable en la superficie de la hoja significa que los microbios que colonizan estas áreas están expuestos al ARN de la planta. Esta exposición puede influir en la expresión de genes microbianos, determinando potencialmente qué especies microbianas pueden crecer en la superficie de la hoja.
Esta capacidad de «curar» comunidades microbianas puede afectar la salud de las plantas, la resistencia a enfermedades y el crecimiento general.
¿Por qué esto importa? panorama general
Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá de las plantas.
«La manipulación de las comunidades microbianas por parte del ARN ambiental también ocurre en nuestro intestino, el ARN secretado por nuestras células epiteliales intestinales», señaló Innes.
Esto significa que comprender las interacciones entre plantas y microbios puede arrojar luz sobre procesos similares en humanos y otros animales.
La conexión no termina ahí. Piensa en la ensalada que almuerzas. El ARN en la superficie de esas verduras de hojas verdes puede interactuar con la microbiota intestinal, influyendo en su composición y potencialmente en su salud.
Si bien esta hipótesis requiere más investigación, abre posibilidades fascinantes sobre cómo nuestras dietas pueden influir directamente en nuestros ecosistemas microbianos.
Posibles aplicaciones en agricultura y medicina.
Este descubrimiento no es sólo una curiosidad científica; Esto puede tener aplicaciones en el mundo real. Si las plantas pueden utilizar el ARN para influir en las comunidades microbianas, algún día los agricultores podrán aprovechar esta capacidad para mejorar la salud de los cultivos.
Por ejemplo, las plantas pueden modificarse genéticamente para secretar ARN específicos que desalienten a los microbios dañinos o promuevan los beneficiosos.
En medicina, comprender cómo el ARN influye en los ecosistemas microbianos puede conducir a nuevos tratamientos. Imagínese utilizar terapias basadas en ARN para modificar la microbiota intestinal en pacientes con trastornos digestivos o enfermedades metabólicas.
Aunque estas aplicaciones son especulativas, las bases establecidas por este estudio proporcionan una hoja de ruta para una posible exploración futura.
Convocatoria de más investigaciones sobre el ARN vegetal
Si bien este estudio proporciona información valiosa, también plantea nuevas preguntas.
¿Cómo influyen los ARN específicos en la expresión de genes microbianos? ¿Existen microbios específicos que sean más susceptibles a la interferencia del ARN? ¿Y qué factores ambientales afectan la estabilidad del ARN en las superficies de las plantas?
Además, la posible interacción entre los ARN de las plantas y los microbios humanos merece un examen más detenido. ¿El consumo de plantas recubiertas de ARN podría tener un impacto mensurable en la salud humana?
Las investigaciones futuras deben abordar estas preguntas para desbloquear todo el potencial de estos hallazgos.
Una ventana a la complejidad de la naturaleza.
Este descubrimiento nos recuerda la intrincada complejidad de la naturaleza. Desde la estabilidad del ARN en las superficies de las plantas hasta su capacidad para dar forma a comunidades microbianas, el estudio ofrece una idea de la complejidad de los mecanismos genéticos ocultos.
La investigación destaca la interconexión de la vida en la Tierra: cómo las plantas, los microbios e incluso los humanos están vinculados por interacciones moleculares que trascienden los límites de las especies.
«Es probable que el ARN en la superficie de hojas como la lechuga influya en nuestros propios microbios intestinales», dijo Innes.
Esta idea nos desafía a repensar nuestra relación con las plantas no sólo como fuentes de alimento u oxígeno, sino como participantes activos en una biosfera dinámica e interconectada.
La investigación fue un esfuerzo colaborativo. Además del equipo de la Universidad de Indiana, Patricia Baldrich y Blake C. Meyers y Madison McGregor del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth.
La naturaleza interdisciplinaria de esta investigación la hace aún más notable. Combinando biología, química y genética molecular, el equipo reveló una capa de interacciones entre plantas y microbios que había estado oculta hasta ahora.
El estudio fue publicado en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
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