Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Por qué las flores son como son

  • Autor: Marcos Egea Gutiérrez-Cortines, profesor titular del Área de Genética en la Escuela Superior de Ingenieros Agrónomos de la Universidad Politécnica de Cartagena.

Después del tórrido verano mediterráneo, comienza una época de lluvia que independientemente de sus efectos, normalmente provechosos, sobre el bolsillo del agricultor, es bien recibida por un sinfín de animales y plantas que adaptados a estas lluvias periódicas, despiertan a una fase activa cuyo fin es la reproducción.

Algunas especies llevan a cabo esta función reproductora de una forma tan privada y humilde que solo el estudioso puede descubrir que, en ellas, está en pleno apogeo la fase más importante de la vida. Otras, sin embargo, aprovechan la ocasión para desplegar sus órganos reproductivos de forma descarada. Estas son las plantas que inundan el campo con sus flores. La variedad aparente de estructuras y colores de las flores es muy grande, pero todas cumplen la misma función: la de producir polen y ovarios. La flor define e indica las variada estrategias reproductivas de las plantas: algunas flores son llamativas, tanto en color como en forma, y dejan el trabajo de polinización a las abejas; los cactos gigantes de California abren sus flores por la noche y confían el trabajo a los murciélagos; y las humildes pero eficientes espigas de las gramíneas, como el trigo y la cebada, dejan su vida sexual en manos del viento.

ARQUITECTOS FLORALES. A pesar de la aparente diversidad en formas, tamaños y colores, el proceso de formación de las flores es muy similar para todas las plantas estudiadas. Estos procesos o programas de desarrollo están controlados por genes, que actúan como verdaderos arquitectos florales. En todas las flores se encuentran los mismos arquitectos. Las diferencias entre ellas radican en los planes que tiene cada arquitecto y en las relaciones que mantiene con sus colegas, ya que ello sirve para determinar las estructuras que nosotros vemos.

El análisis genético de los procesos de desarrollo consiste, precisamente, en buscar cuáles son los genes responsables de un proceso biológico. Es interesante recordar que Goethe quería ser recordado como un científico y no como un literato. En su libro Metamorphosis der Pflanzen (La metamorfosis de las plantas), planteaba varias ideas que siguen vigentes hoy. Encontró plantas que él llamó monstruos y que en realidad eran mutantes. Fue el pionero en el estudio de mutantes y creía que estudiando estos monstruos se podría entender el desarrollo de las plantas. Pues bien, hoy en día, el análisis genético de procesos biológicos se hace buscando mutantes que afectan la función a estudiar. Para ello, se utilizan organismos modelo cuya manipulación sea fácil, rápida y económica, por ejemplo, la flor de la planta Boca de dragón, Antirrhinum majus, o la mosca Drosophila melanogaster por poner dos ejemplos. Un abordaje sistemático, puede llevar a conocer todos los pasos o genes necesarios para que un proceso biológico complejo llegue a buen término.

FLORES. Utilizando este abordaje en plantas modelo, en concreto en Antirrhinum y en una prima hermana de la mostaza (Arabidopsis thaliana), se han encontrado muchos genes que afectan a diversos procesos de la floración y los mutantes han demostrado que hay varias funciones o decisiones a tomar a la hora de hacer una flor. La primera de ellas sería la de elegir entre convertirse en flor o seguir siendo tallo. Una vez tomada la decisión de que sea flor, ha de establecerse la simetría, bien la simetría radial o bien la bilateral. El siguiente paso es el definir los órganos florales: los sépalos, los coloridos pétalos, estambres y carpelos y ha de haber un arquitecto que se encarga de que estos órganos aparezcan con una identidad correcta, es decir, que una flor no sea toda pétalos (como el mutante plena de Antirrhinum, ¡que es todo show y nada de sexo!), o toda estambres y carpelos (como el mutante Macho de Antirrhinum, ¡que es todo sexo y nada show!). También aparecen en posiciones definidas lo cual significa que el arquitecto ha controlado la posición donde aparecen. Por último, podemos ver que la rosa salvaje es una flor pequeña y humilde en comparación con sus abigarradas hermanas a la venta en las floristerías. No por ello menos hermosa. ¿Cuál es la diferencia?. Sencillamente el número de órganos y el tamaño floral. Así pues, los mutantes han definido una serie de procesos discretos como identidad de órganos, simetría y número de órganos. Las flores tienen su complejidad, y su simplicidad. Quizá la mezcla de estos dos componentes es la base de su belleza.

GENÉTICA MOLECULAR Y FUTURO. En un excepcional trabajo publicado en la revista Nature en septiembre de este año, la investigadora española Pilar Cubas publicó sus descubrimientos demostrativos de que la simetría bilateral en las flores se debe a una función asimétrica en la flor que distingue la parte de arriba y la de abajo. Esto se sabía que ocurría en el caso de Antirrhinum, pero lo meritorio es el hallazgo de que probablemente este mecanismo es general en la naturaleza. Mientras estos trabajos se estaban llevando a cabo en el laboratorio de Enrico Coen en el Instituto John Innes en Inglaterra, en el laboratorio de Hans Sommer y Heinz Saedler en el Instituto Max-Planck de Colonia en Alemania yo estaba realizando una Investigación en la que desarrollé un sistema de análisis de interacciones de proteínas en levadura. Los resultados me permitieron demostrar, que las proteínas codificadas por los genes que controlan las decisiones de ser flor o no, interaccionan con las proteínas que dan al órgano floral su identidad y esta interacción a su vez es necesaria para establecer el número de órganos. Conocíamos algunos de los genes arquitectos. Ahora y por primera vez estamos entendiendo qué relaciones tienen unos con otros ( Este trabajo ha sido publicado en la revista EMBO del pasado mes de octubre).

¿Cuál será el futuro en este campo del control del desarrollo floral?. Una de las primeras plantas transgénicas producidas a principios de los años 80 por Iris Heidemann, Peter Meyer y Heinz Saedler en el Max-Planck de Colonia, consiguió expresar un gen controlador de la pigmentación de maíz en petunias con lo que las petunias son de color salmón. La situación es que, hoy en día, hemos identificado por análisis genético muchos de los procesos que controlan el desarrollo de las flores y estamos empezando a entender cuáles son las interacciones entre los diversos programas y las decisiones que se toman durante el desarrollo. Sabemos que los procesos descritos son iguales en todas las plantas superiores y que, por tanto, el estudio de sistemas modelo permite conocer, al menos, los genes necesarios para un proceso y utilizar estos conocimientos en plantas de interés comercial. El futuro apunta hacia el estudio de procesos que, por ahora, no se entienden del todo, como son la arquitectura floral (número de órganos y posición), tamaño de las flores, y la aplicación de lo que ya conocemos a las plantas de interés comercial.