Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Las flores primaverales

"Como atento no más a mi quimera / no reparaba en torno mío, un día/ me sorprendió la fértil primavera / que en todo el ancho campo sonreía // Brotaban verdes hojas / de las hinchadas yemas del ramaje / y flores amarillas, blancas, rojas, / alegraban la mancha del paisaje // Y era una lluvia de saetas de oro, / el Sol sobre las frondas juveniles; / del amplio río en el caudal sonoro / se miraban los álamos gentiles /...".

De tan bello modo comenzaba, en 1907, su poema Acaso el gran escritor y poeta Antonio Machado, resumiendo el cúmulo de bellezas y sensaciones que anualmente nos ofrece la floración primaveral. ¿Cómo y por qué ocurre ello? ¿Cómo y por qué florecen las flores?.

ARQUITECTOS FLORALES. Hace algún tiempo, en un artículo publicado en esta sección del periódico La verdad, un excelente investigador murciano en Genética Vegetal, el Dr. Marcos Egea Gutiérrez-Cortines, nos ilustraba el papel de ciertos genes en su papel de auténticos arquitectos florales, señalando que "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".

No ha habido que esperar mucho al respecto. Hace unos pocos días constituía portada de la revista Nature una ilustración que servía para destacar la Investigación realizada por científicos americanos (de la Jolla, California) y alemanes (del Max-Planck-Institut für Züchtungsforchung de Colonia) que aclara el papel de algunos de esos genes arquitectos florales.

EVOLUCIÓN. Evolutivamente, conforme vamos hacia atrás, van confluyendo ramas y, al final, todos los seres vivos procedemos de un antecesor único común. Evolutivamente fue importantísimo el concepto de que un gran número de células pudiesen formar organismos multicelulares constituidos por un gran número de células especializadas, integradas y cooperativas. Y lo más interesante es que ello aconteció aproximadamente al mismo tiempo, pero independientemente, para originar las plantas y los animales. La comparación de los dos modelos de desarrollo constituirá, pues, un punto de partida excepcional para desentrañar los principios de la "lógica de la vida"

Aparentemente son muy diferentes los moldes de desarrollo de plantas y animales. En las plantas el proceso es esencialmente continuo y abierto, maleable. Continuamente aparecen nuevas estructuras y órganos, como sucede con las hojas y flores primaverales que en el otoño llegan al final de su ciclo vital. En cambio, en los animales el proceso es más finito e inexorable, desarrollando sus órganos hasta la etapa adulta, sin grandes cambios posteriores, constituyendo productos finales destinados a su posterior desintegración y muerte.

Pero, a pesar de las aparentes diferencias, los desarrollos de plantas y animales también poseen muchas similitudes. La versatilidad de las plantas tiene su causa en la estructura conocida como meristemo. Se trata de un grupo de células, localizadas en el centro de cualquier tallo o raíz en crecimiento, que poseen la capacidad de convertirse en cualquier tipo de células que necesite la planta. El "corazón" del meristemo puede consistir en tan solo unas cuatro células, en división constante, que constituyen el "centro quiescente". Cada célula se divide en dos, de las cuales una sale del meristemo para convertirse en una célula especializada, mientras que la segunda célula permanece en el meristemo para continuar dividiéndose.

Desde el punto de vista de la "lógica de la vida" este mecanismo es idéntico a otro de los animales en los que, por ejemplo, las células precursoras hematopoyéticas continuamente van dividiéndose en dos: una de ellas idéntica a la progenitora, mientras que la segunda termina convirtiéndose en célula roja, linfocito, plaqueta, etcétera.

HOMEOGENES. La principal similitud del desarrollo de plantas y animales hace uso de un mismo mecanismo lógico genético que establece las pautas de su desarrollo: la existencia de familias de genes homeóticos. En los animales estos genes ("homeobox") establecen la arquitectura del desarrollo, influyendo sobre la expresión de otros genes. Una mutación en uno de los genes homeobox, podría originar la aparición de un órgano en un lugar corporal inadecuado. En las plantas también se han estudiado genes de este tipo (los MADS-box) en relación con el desarrollo de las flores. Aunque no existe casi ninguna similitud entre las secuencias de los genes homeóticos animales y vegetales su mecanismo de actuación (nuevamente la "lógica de la vida") es el mismo en ambos casos.

Recordemos que la flor es una rama terminal consistente en un tallo modificado: el eje floral o receptáculo. Este eje floral dispone de varias capas concéntricas de células que son como apéndices especializados, verticilos, u hojas modificadas. Las lilas poseen tres y las rosas cinco, pero la mayoría de las plantas cuentan con cuatro de estas capas o verticilos. El verticilo más externo o cáliz está formado por sépalos protectores del capullo floral antes de que se abra. Los sépalos circundan la corola, compuesta de varios pétalos, que a su vez rodean al tercer verticilo o androceo que agrupa a los estambres, que producen en las anteras el polen necesario para la reproducción. Y en interior central se encuentra el gineceo, con los carpelos femeninos en cuya base se sitúan los ovarios, destinados a la formación de semillas.

Son los genes homeóticos los que van a determinar que una célula se convierta en sépalo, pétalo, estambre o carpelo. Hace unos pocos años se estableció un modelo posible de la identidad de los órganos florales, denominado ABC porque los genes intervinientes se clasificaban en tres grupos A, B y C. Los genes A se expresarían en los verticilos externos, los genes C en los dos verticilos internos y los genes B en los dos verticilos intermedios. Por sí solos los genes A expresarían sépalos y los genes C carpelos. La acción concurrente de genes A y B producirían los pétalos y la de genes C y B los carpelos.

La Investigación recientemente publicada en la revista Nature a la que nos hemos referido antes ha aclarado que, al menos, la actividad de los genes B y C depende de la actividad de unos genes homeóticos, concretamente tres genes MADS-box, muy relacionados entre sí tanto estructural como funcionalmente. Ello ha ocurrido como un fruto del Proyecto Genoma Humano, dentro del cual, hace poco tiempo, se conoció la secuencia total del genoma de la Arabidopsis thaliana, una hierba crucífera agreste muy investigada por su pequeño genoma. Entre sus genes se identificaron estos tres y mediante técnicas de genética reversa los investigadores produjeron mutantes de la planta que carecieran de cada uno de ellos. El mal funcionamiento de estos genes homeóticos dio lugar a que las plantas afectadas produjesen flores totalmente constituidas de sépalos (asemejándose a diminutas alcachofas).

Por tanto, agradezcamos que la "lógica de la vida" hiciese posible que hace unos 400 millones de años en una planta altamente primitiva apareciese por primera vez el esquema ABC de obtención de órganos reproductivos y su regulación homeótica ya que si ello no hubiese sido así nuestra vida estaría rodeada de menos color y no se habrían escritos bellos poemas como el ácido gamma linolénico Acaso de Antonio Machado.