Plantas transformadas en detectores de sustancias químicas peligrosas
Los científicos logran que las plantas hablen en color
¿Y si la planta de tu casa te dijera que el agua no es potable? Los científicos están más cerca de hacer realidad este sueño: han conseguido que una planta se vuelva roja en presencia de un pesticida tóxico prohibido.
Plantas sin modificaciones en el laboratorio.
Sean Cutler/UCR
Las plantas verdes se vuelven rojas en presencia de una sustancia química diana.
Sean Cutler/UCR
Para lograrlo, los investigadores de la Universidad de California en Riverside tuvieron que resolver un rompecabezas de ingeniería: cómo hacer que una planta percibiera una sustancia química del medio ambiente y reaccionara ante ella sin dañar su capacidad de funcionar normalmente en todos los demás aspectos.
"Lo más importante es que hemos creado un sensor ambiental sin modificar el metabolismo nativo de la planta", explica Ian Wheeldon, profesor asociado de ingeniería química y ambiental de la UCR. "Antes, el componente del biosensor habría alterado la capacidad de la planta para crecer hacia la luz o dejar de consumir agua cuando está sometida a estrés. Este no lo hará".
La revista Nature Chemical Biology publica un nuevo artículo en el que se detalla la química que hay detrás de este logro . El proceso de ingeniería comienza con una proteína llamada ácido abscísico, o ABA, que ayuda a las plantas a aclimatarse a los cambios estresantes del entorno.
Durante una sequía, el suelo se seca y las plantas producen ABA. Otras proteínas, llamadas receptores, ayudan a la planta a reconocer y responder al ABA. Esto, a su vez, indica a la planta que cierre los poros de sus hojas y tallos para que se evapore menos agua y la planta tenga menos probabilidades de marchitarse.
El año pasado, el equipo de investigadores demostró que las proteínas receptoras del ABA pueden entrenarse para unirse a sustancias químicas distintas del ABA. Ahora el equipo ha demostrado que una vez que los receptores se unen a esta otra sustancia química, la planta se vuelve de color rojo remolacha.
Para esta demostración, el equipo utilizó azinfos-etil, un pesticida prohibido en muchos lugares por ser tóxico para los humanos. "La gente con la que trabajamos intenta captar a distancia información sobre las sustancias químicas del medio ambiente", explica Sean Cutler, catedrático de Biología Celular Vegetal de la UCR. "Si tuvieras un campo de estos y se volvieran rojos, sería bastante obvio, visualmente".
Como parte del mismo experimento, el equipo de investigación también demostró la capacidad de convertir otro organismo vivo en un sensor: la levadura. El equipo fue capaz de mostrar una respuesta en la levadura a dos sustancias químicas diferentes al mismo tiempo. Sin embargo, esto aún no es posible en las plantas.
"Sería estupendo poder diseñar una planta que detectara 100 pesticidas prohibidos, una ventanilla única", afirma Cutler. "Cuantos más se puedan apilar, mejor, sobre todo para aplicaciones relacionadas con la salud ambiental o la defensa. Pero en este momento hay límites a lo que podemos diseñar para estas nuevas capacidades de detección".
Para que quede claro, estas plantas no se cultivan comercialmente. Para ello se necesitarían autorizaciones reglamentarias que tardarían muchos años. También es una tecnología nueva, con una serie de problemas que habría que resolver antes de que pudiera utilizarse en los campos de los agricultores o en cualquier otro lugar del mundo real. Sin embargo, el descubrimiento abre posibilidades.
"Este trabajo demostró una respuesta visual a una sustancia química en las plantas. Queremos ser capaces de detectar cualquier sustancia química en un entorno", explica Cutler. "Otros pesticidas, pero también fármacos como píldoras anticonceptivas o Prozac en el suministro de agua, cosas a las que la gente se preocupa por estar expuesta. Ahora son aplicaciones al alcance de la mano".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Sang-Youl Park, Jingde Qiu, Shuang Wei, Francis C. Peterson, Jesús Beltrán, Angélica V. Medina-Cucurella, Aditya S. Vaidya, Zenan Xing, Brian F. Volkman, Dmitri A. Nusinow, Timothy A. Whitehead, Ian Wheeldon, Sean R. Cutler; "An orthogonalized PYR1-based CID module with reprogrammable ligand-binding specificity"; Nature Chemical Biology, 2023-10-23
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