Se sabe que el berro de roca de la especie Arabidopsis halleri posee la capacidad de asentarse en suelos hostiles, contaminados con metales pesados. Almacena en sus hojas altas concentraciones extraordinarias de ciertos metales pesados tóxicos: una propiedad rara. Investigadores de Bochum y Bayreuth han analizadoaproximadamente 2.000 especímenes de esta especie de 165 ubicaciones en toda Europa. En este proceso, identificaron la abrumadora diversidad que ha surgido entre las plantas de la misma especie a lo largo de la evolución. Sus hallazgos ayudan a explorar el enorme potencial de las plantas para futuras tecnologías; en esteEn este caso, ayudan a la desintoxicación del suelo y la extracción de metales de interés económico
extremos asombrosos de rendimiento biológico
"En las plantas, los procesos naturales de evolución han producido extremos contrastantes de rendimientos biológicos, así como una abrumadora diversidad biológica", dice el profesor Dr. Ute Krämer del Departamento de Fisiología Vegetal de la Ruhr-Universität. "Sin embargo, estos fenómenos han sidodescrito solo de forma incompleta y explicado en un grado aún menor "
En colaboración con el grupo de investigación dirigido por el profesor Dr. Stephan Clemens de Bayreuth, los investigadores con sede en Bochum han llevado a cabo un estudio sobre Arabidopsis halleri rockcress L. O'Kane y Al-Shehbaz que no tiene un alcance sin precedentes.El estudio se centró en el análisis acoplado de muestras de hoja y suelo, con el fin de determinar los niveles de concentración de varios elementos de metales pesados y no pesados para cada una de las aproximadamente 2.000 muestras individuales en 165 ubicaciones en toda Europa.
Vigilando la evolución in situ
Trabajando en la ubicación, los investigadores pudieron observar los resultados de la evolución mucho mejor que en un entorno de invernadero. Las personas que cuentan con las propiedades más ventajosas en su entorno familiar están mejor adaptadas y producen más progenie que sus competidores locales. Por lo tanto,se propagan mutaciones beneficiosas. Su estrategia de muestreo también permitió a los investigadores vincular la composición de las hojas directamente con la composición del suelo local, lo que permite conclusiones relativas a las propiedades de cada individuo de la planta.
Los investigadores identifican nuevos valores de registro
En términos de metales pesados, plomo, cadmio, zinc y cobre, la composición del suelo varía de un lugar a otro en casi cinco órdenes de magnitud. Esto significa que el rango tolerable de composición del suelo es enorme dentro de esta especie de planta. Los valores récordde metales pesados tóxicos concentrados en las hojas de Arabidopsis halleri alcanzó hasta 5.4 por ciento de zinc y 0.3 por ciento de cadmio, en relación con la biomasa seca.
Metales pesados contra la defoliación
"Algunas plantas tenían la capacidad similar a una esponja de absorber los metales pesados cadmio y zinc de pequeñas cantidades en el suelo", describe Ute Krämer y responde a la pregunta por qué: "Es un mecanismo de defensa inusual contra depredadores o competidores;la evidencia experimental reunida para un efecto anti-herbívoro reunido hasta la fecha es la más elaborada hasta la fecha ".
las plantas checas acumulan más cadmio que las plantas italianas
Además, los investigadores identificaron estructuras geográficas en las propiedades de las plantas a diferentes escalas. Por ejemplo, las plantas que crecen a lo largo de la frontera germano-checa pudieron concentrar cadmio de manera más eficiente que las plantas en el norte de Italia. Dentro de un subconjunto de ubicaciones, las plantas individualesdifieren mucho de sus vecinos inmediatos en términos de concentración de metales pesados, independientemente de la composición del suelo. Los investigadores sospechan que esto es el resultado de una evolución continua: diversas adaptaciones de las plantas a las condiciones ecológicas locales específicas.
Estudios genéticos a seguir
Para demostrar que las diferencias en la concentración de metales pesados observadas en los hábitats naturales son el resultado de diferentes propiedades de los individuos de la especie, los autores confirmaron sus hallazgos en experimentos de laboratorio en condiciones estandarizadas controladas. "En general, los hallazgos apuntana una sorprendente individualidad de las propiedades en plantas de la misma especie ", dice Ute Krämer." Ahora, se pueden realizar estudios genéticos para determinar qué causa esas diferencias y cómo se originan en una planta ".
Tecnologías futuras en base a plantas
Los resultados del estudio constituyen un paso más hacia la exploración del enorme potencial que se esconde en la diversidad natural, para el desarrollo futuro de tecnologías sostenibles basadas en plantas. En este caso, por ejemplo, es factible que las plantas puedan serdesplegados para concentrar metales del suelo que son de interés económico. Los expertos se refieren a este proceso como fitominería. Además, las plantas podrían usarse para limpiar suelos contaminados con metales pesados, aplicando una tecnología llamada fitorremediación.
Mejor comprensión de los orígenes
"Tales fenómenos biológicos específicos son muy relevantes para nosotros los humanos, porque nos ayudan a obtener conocimientos universales sobre los procesos evolutivos y la forma en que están interconectados con un entorno altamente cambiante que a menudo es hostil a la vida", señala Ute Krämer.aparte de cumplir la importante función de satisfacer la sed humana de conocimiento con respecto a nuestros propios orígenes y los de la naturaleza circundante: estas ideas universales pueden resultar relevantes para la supervivencia de la humanidad en el futuro cercano ".
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universitaet-Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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