Cuando Harsh Bais, un botánico de la Universidad de Delaware, le envió un correo electrónico a Connor Sweeney para decirle al estudiante de secundaria que estaría dispuesto a guiarlo en un proyecto de investigación, Sweeney, un nadador competitivo, estaba tan extasiado que podría haber nadado otros 200de dos metros en la práctica.
"Sabía que tendría mucho que aprender, pero estaba listo para eso", dice el joven de 18 años de Wilmington, Delaware.
Dos años y docenas de experimentos más tarde, Sweeney, ahora estudiante de último año en la Escuela Charter de Wilmington, es el primer autor de un artículo de investigación publicado en Fronteras en ciencia de las plantas , una revista científica líder - un logro raro para un estudiante de secundaria.
Lo que Sweeney y el Prof. Bais descubrieron en la Universidad de Delaware pueden hacerte pensar de manera diferente a partir de ahora cuando cortas el césped o el gato comienza a husmear en tus plantas de interior.
En estudios de Arabidopsis thaliana, también conocida como hierba de mostaza, el equipo descubrió que cuando se cortaba una hoja, la planta lesionada enviaba una alerta de emergencia a las plantas vecinas, que comenzaron a reforzar sus defensas.
"Una planta herida advertirá a sus vecinos del peligro", dice Bais, quien es profesor asociado de ciencias de plantas y suelos en la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales de la UD. "No grita ni envía mensajes de texto, pero recibe el mensajea través. Las señales de comunicación son en forma de productos químicos en el aire liberados principalmente de las hojas ".
Sweeney profundizó en el trabajo en el laboratorio de Bais en el Instituto de Biotecnología de Delaware después de la escuela, los fines de semana y durante las vacaciones de verano, cultivando un estimado de mil plantas de Arabidopsis para experimentos. Se colocaron semillas en placas de Petri y tubos de ensayo que contenían agar, un medio de cultivo gelatinoso.Cada lote de semillas germinaría después de unos seis días, transformándose en plantas de tres pulgadas de tallo delicado con hojas de color verde brillante.
Un día en el laboratorio, Sweeney colocó dos plantas separadas unos centímetros en la misma placa de Petri e hizo dos pequeños cortes en la hoja de una para simular el ataque de un insecto.
Lo que sucedió después, como dice Sweeney, fue "una sorpresa inesperada". Al día siguiente, las raíces de la planta vecina no lesionada se habían vuelto notablemente más largas y robustas, con más raíces laterales que sobresalían de la raíz primaria.
"Fue una locura, al principio no lo creía", dice Bais. "Hubiera esperado que la planta dañada pusiera más recursos en las raíces en crecimiento. Pero no vimos eso".
Bais le pidió a Sweeney que repitiera el experimento varias veces, dividiendo las plantas para descartar cualquier comunicación entre los sistemas de raíces. En investigaciones anteriores, Bais había demostrado cómo las bacterias del suelo que viven entre las raíces pueden indicar los poros de las hojas, llamados estomas, para cerrarpara mantener a raya a los patógenos invasivos
"La razón por la cual la planta no lesionada está extendiendo más raíces es forrajear y adquirir más nutrientes para fortalecer sus defensas", dice Bais. "Así que comenzamos a buscar compuestos que desencadenan el crecimiento de las raíces".
Sweeney midió la auxina, una hormona clave del crecimiento de las plantas, y encontró más de este gen expresado en plantas vecinas cuando había una planta dañada. También confirmó que las plantas vecinas de las plantas dañadas expresan un gen que corresponde a un transportador de malato ALMT-1. El malato atrae a los microbios del suelo beneficiosos, incluido Bacillus subtilis, que Bais y sus colegas descubrieron hace varios años. Aparentemente, las plantas no lesionadas que están cerca de las dañadas y que han aumentado el transporte de malato se asocian más con estos microbios.con las raíces de las plantas no lesionadas para aumentar sus defensas.
Dirigiéndose a señales químicas
"Entonces, la planta lesionada está enviando señales por el aire. No está liberando estos químicos para ayudarse a sí misma, sino para alertar a sus vecinos de la planta", dijo Bais.
¿Cuáles son estos brebajes misteriosos, conocidos científicamente como compuestos orgánicos volátiles, y por cuánto tiempo persisten en la atmósfera o en el suelo? ¿Es como un toque de perfume o el aroma persistente de las palomitas de maíz recién cocinadas?
"Todavía no lo sabemos", dice Bais, quien ya ha comenzado esta próxima etapa de la investigación. "Pero si atraviesas un campo de hierba después de haberlo cortado o un campo de cultivo después de la cosecha, olerásestos compuestos "
Bais le da crédito a Sweeney por el descubrimiento, elogiando su arduo trabajo y disposición para aprender, además de sus otros estudios de secundaria y nadando más de 22 horas a la semana.
"Tienes que abordar este trabajo con dedicación e integridad. No puedes hacerlo a la mitad", dice Bais. "En Connor, tienes material para estudiantes de posgrado. Donde quiera que vaya, brillará".
"Trabajar con el Dr. Bais ha sido genial", dice Sweeney. "La mayoría de los niños no pueden trabajar en un laboratorio. De hecho, he completado todo el proyecto y he escrito un artículo. Es muy emocionante".
Sweeney también le da crédito a la natación por ayudarlo con la ciencia.
"Nadar requiere un cierto nivel de tenacidad mental, requiere mirar al fondo de una piscina", dice. "La curva de aprendizaje aquí fue muy empinada para mí. Cuando tenía contaminación en una muestra de laboratorio, cuando respirabaen algo, tuve que empezar de nuevo. Pero la paciencia y la diligencia que aprendí me han convertido en un mejor científico ".
El hijo de alumnos de UD, Sweeney visitó por primera vez el Instituto de Biotecnología de Delaware como estudiante de octavo grado, para un campamento de entrenamiento en procedimientos básicos de laboratorio, lo que despertó su interés en la investigación. Desde entonces ganó el Delaware BioGENEius Challenge 2016, fue un internacional de 2016BioGENEius Challenge finalista y fue nombrado semifinalista en la Regeneron Science Talent Search 2017. Este otoño, se dirigirá al MIT, con doble especialización en economía e ingeniería biológica.
"Estoy interesado en mirar el lado agrícola de la ciencia", dice. "Puede que no parezca sexy, pero todos necesitan comer. Entonces, si puede usar tecnologías de vanguardia en genómica que alimenten a más personas mientras disminuyenla huella ambiental, ahí es donde quiero estar ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Tracey Bryant. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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