¿Cómo se adaptan las plantas del desierto de Atacama a la sequía?
Tras estudiar más de treinta especies vegetales que sobreviven en uno de los lugares más áridos del planeta, un equipo liderado por el profesor de Ciencias Biológicas UC Rodrigo Gutiérrez e investigador del Centro de Regulación del Genoma, descubrieron que estas plantas tienen ciertos “superpoderes” o ciertas reacciones metabólicas enriquecidas que les otorgarían ventajas especiales, como por ejemplo, para conservar agua y nutrientes.
photo_camera Utilizando material genético y herramientas bioinformáticas, el equipo logró reconstruir las principales vías metabólicas de 32 especies de plantas del desierto de Atacama. (Fotografía gentileza Instituto Milenio CRG)
A primera vista, las condiciones del desierto de Atacama parecen ser bastante desfavorables para que se desarrollen plantas: altos niveles de radiación solar, importantes oscilaciones diarias de temperaturas, suelos pobres en nutrientes y escasa precipitación.
Sin embargo, el equipo de investigadores liderado por Rodrigo Gutiérrez, profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas e investigador del Instituto Milenio Centro de Regulación del Genoma, lleva más de una década estudiando una treintena de especies vegetales del desierto de Atacama.
¿Cuáles son sus estrategias de sobrevivencia? Esta fue la pregunta que responde el equipo en el trabajo que fue publicado en The Journal of Experimental Botany y que desentraña las adaptaciones metabólicas -reacciones químicas necesarias para el desarrollo de las especies- que les permiten resistir a las condiciones adversas en las que se encuentran, como la sequía y la falta de nutrientes.
¿Qué hicieron los científicos? Utilizando material genético y herramientas bioinformáticas, el equipo logró reconstruir las principales vías metabólicas de 32 especies de plantas del desierto de Atacama. Para evaluar su adaptación específica al ambiente, estas fueron comparadas con especies familiares, que viven en otros ecosistemas. Además, se evaluó la adaptación específica de estas vías dentro de distintas zonas del desierto.
Como afirma el profesor Gutiérrez en una nota publicada por la Facultad de Ciencias Biológicas, en el desierto de Atacama “existe una diversidad de vida microbiana, vegetal y animal, que no deja de sorprender”.
Los “superpoderes” de las plantas
Los investigadores encontraron que, al menos el 50% de las especies del desierto de Atacama, comparten ciertas reacciones metabólicas enriquecidas, que les otorgarían ventajas especiales para enfrentar la sequía y la falta de nitrógeno, permitiendo de esta manera su sobrevivencia en estas condiciones adversas. En palabras simples, es como si tuvieran sus propios "superpoderes". Un ejemplo de esto es su mejorada habilidad para conservar agua y nutrientes.
Si bien estas vías metabólicas no serían exclusivas de las plantas que habitan el desierto de Atacama, ya que las especies que se desarrollan en otras zonas (como cultivos agrícolas de valor) las presentan de igual manera, las especies de Atacama tendrían una optimización de estos procesos.
¿Por qué es importante?
Comprender estos mecanismos nos ayuda a conocer mejor cómo las plantas sobreviven en condiciones adversas; y al encontrar puntos comunes con especies comerciales, esto abriría la puerta a nuevas estrategias para mejorar la resistencia de los cultivos agrícolas frente al estrés ambiental.
Este estudio se inserta en un trabajo de larga data en conjunto con el profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas Claudio Latorre, al cual se sumó recientemente la profesora de la misma facultad, Aurora Gaxiola. "Los tres estamos trabajando para entender de mejor manera cuáles son los mecanismos que las plantas que habitan en el desierto de Atacama poseen para sobrevivir en estas condiciones climáticas adversas", explica Rodrigo Gutiérrez.
Por un lado, la relevancia de esta investigación tiene que ver con entender la biología, "los mecanismos que utilizan los seres vivos para sobrevivir en condiciones bastante hostiles", afirma el académico, quien agrega que "estas especies se han estudiado muy poco y viven probablemente en uno de los ambientes más extremos del planeta, por lo tanto, el conocimiento que obtenemos de estos estudios puede tener implicanacias para la biología en general".
Además, como varias de estas especies tienen "parientes" o -como explica el profesor Gutiérrez- "están emparentadas filogenéticamente con otras plantas de cultivo, por ejemplo el tomate, cosas que entendemos en las plantas de Atacama pueden ser transferidas a cultivos de interés comercial. Por tanto hay una importancia fundamental, pero también otra biotecnológica, que nos permitiría crear nuevas tecnologías para mejorar los cultivos que, dentro de otras cosas, nos ayudaría a hacer frente al cambio climático".
Este estudio nos ofrece una visión valiosa de cómo la naturaleza enfrenta desafíos extremos y cómo podemos aprender de ella para asegurar nuestro futuro alimentario.
El trabajo publicado en el Journal of Experimental Botany fue liderado por el profesor UC Rodrigo Gutiérrez y participaron los siguientes autores: Thomas Dussarrat, Tomás Moyano y Viviana Araus, del Departamento de Genética Molecular y Microbiología UC; Ricardo Nilo-Poyanco, de la Escuela de Biotecnología de la Universidad Mayor; el profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas UC Claudio Latorre y Francisca Díaz, Institute of Ecology and Biodiversity (IEB); Sylvain Prigent, Guillaume Decros, Dominique Rolin, Yves Gibon y Pierre Pétriacq, de la Universidad de Bordeaux, Francia; Tim L Jeffers, Lauren Audi, Veronica M Sondervan y Gloria M Coruzzi, del Center for Genomics and Systems Biology, New York University, EE.UU.; y Bingran Shen y Dennis Shasha, del Department of Computer Science, Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University, EE.UU.
