Una proteína que detecta las hormonas en el humo tiene un papel mucho más amplio y antiguo en el reino vegetal: detecta los hongos microscópicos del suelo que colonizan las plantas y alimentan los nutrientes con sus células. Se cree que esta antigua simbiosis con los hongos del suelo es la forma en que las plantas sobrevivieronen tierra millones de años antes de que desarrollaran raíces.
Una nueva investigación ha revelado que una proteína vegetal conocida por detectar compuestos que promueven el crecimiento en el humo de la quema de vegetación tiene un papel mucho más antiguo y más amplio: reconocer las señales iniciales enviadas por los hongos benéficos del suelo que entregan nutrientes directamente en las células de las plantas.
Al identificar las señales moleculares emitidas a través del suelo por hongos amigables, la proteína permite que una planta "extienda la alfombra roja" para la colonización celular por los hongos, y todas las ventajas de supervivencia que esta relación mutuamente beneficiosa trae: los hongosalimenta minerales como el fosfato a las células vegetales a cambio de la extracción de azúcar.
Esta "simbiosis" entre plantas y ciertos hongos microbianos prevalece en todo el reino vegetal, y se cree que se remonta a las primeras transiciones de la vida vegetal del agua a la tierra hace unos 450 millones de años, ya que las plantas tuvieron que desarrollar formas de sobrevivir entierra adquiriendo nutrientes del suelo muchos milenios antes de que desarrollaran raíces.
Los científicos creen que esta antigua relación con los hongos probablemente fue crítica para la supervivencia terrestre temprana de las plantas y, en consecuencia, la evolución de "toda la vida superior en la tierra".
Si bien las investigaciones anteriores habían demostrado que las plantas pueden distinguir claramente entre los hongos beneficiosos y los que no ofrecen nada o causan enfermedades, la forma en que hacen la distinción resultó misteriosa. Ahora, las últimas investigaciones han desentrañado el código genético de la proteína vegetal que permiteel "diálogo entre reinos" entre plantas y hongos, que permite a las plantas dejar entrar a los hongos correctos.
Sorprendentemente, la proteína es una enzima conocida por la ciencia como el receptor de Karrikin, una hormona vegetal creada cuando se quema la vegetación. Karrikin - del karrik, la palabra aborigen para fuego - desencadena la germinación de semillas en ciertas especies de plantas conocidas como"cazadores de incendios": plantas que son las primeras en brotar una vez que los incendios forestales han devastado a sus competidores.
Si bien solo esas pocas especies que siguen el fuego, como el eucalipto y algunos miembros de la familia del tabaco, usan la proteína llamada D14L para "sintonizar las señales de humo", el último estudio muestra que esta misma proteína es utilizada por la gran mayoría deplantar la vida en la Tierra para sintonizar hongos: percibir las señales moleculares de hongos amigables y permitir una relación que ayudó a mantener la vida vegetal en la tierra cientos de millones de años antes de la evolución de las raíces y las semillas.
"Ya se había visto que esta proteína detectaba las hormonas del humo en algunas especies de plantas que persiguen el fuego, pero ahora hemos demostrado que es la misma proteína que es central en la interacción diaria de las plantas con hongos beneficiosos. Este papel primario y ancestral"Forjar una simbiosis con hongos es aprovechado por más del 80% de todas las especies de plantas en el planeta", dijo la Dra. Uta Paszkowski, del Departamento de Ciencias de las Plantas de la Universidad de Cambridge, autora principal del estudio publicado hoy en la revista Science.
"Tales simbiosis fúngicas ayudaron a las plantas a hacer la transición a la tierra. Estamos comenzando a desbloquear un proceso que nos está llevando a las primeras etapas de la vida vegetal en la tierra hace unos 450 millones de años, uno de los pasos evolutivos clave de la vidaen el planeta Tierra ", dijo.
Para el nuevo estudio, los científicos encontraron la primera planta de arroz "mutante" que no tenía ninguna susceptibilidad a los hongos amigables. El equipo pudo encontrar el gen faltante y aisló la proteína D14L como el elemento crítico para la detecciónde estos hongos en las plantas.
"Los hongos y las plantas secretan todo tipo de moléculas, como un diálogo a través del suelo, y lo que capturamos es el lado 'auditivo' en las plantas. La eliminación de la proteína hace que la planta sea insensible al hongo; en otras palabras, ella planta se ha vuelto sorda ", dijo Paszkowski
Cuando se coloniza una planta, el hongo beneficioso florece dentro de las células individuales de la planta, formando zarcillos delgados llamados hifas que se extienden hacia el suelo circundante y bombean minerales y nutrientes directamente al corazón de las células vegetales. Las plantas colonizadas por hongos amigables obtienen entre 70 y 100%de su fosfato directamente de estas hifas, por ejemplo. A cambio, el hongo obtiene sus azúcares de la planta.
Las plantas monitorean sus alrededores para detectar la presencia de otros invasores bacterianos o fúngicos que normalmente usan 'receptor-quinasas'. "Nosotros y otros asumimos que el mecanismo de proteína que usan las plantas para identificar hongos beneficiosos estaría relacionado con ellos", dijo Paszkowski.
Ella lo describe como una "verdadera sorpresa" al encontrar que la proteína D14L, una proteína 'hidrolasa' que funciona en el interior de la célula, es necesaria para la comunicación con los hongos amigables.
Como la proteína D14L también está involucrada en las respuestas de desarrollo de las plantas a la luz, Paszkowski habla de una "sensación intestinal" que, con esta proteína antigua que responde a la luz, la atmósfera a través de la detección de humo y el ambiente del suelo a través de la simbiosis fúngica -podría haber sido una encrucijada del desarrollo vital para el salto evolutivo de las plantas fuera de los océanos.
"Luz; atmósfera; suelo: todos los aspectos crucialmente diferentes al hacer ese cambio de agua a tierra, y todas las adaptaciones que estarían influenciadas por esta proteína. La proteína D14L puede llevarnos de vuelta a los primeros días de vida en tierra," ella dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :