Dialogo con Luis Wall, doctor en Ciencias Bioquimicas de la UNLP, investigador de la Unqui y del Conicet Cuando las plantas y las bacterias trabajan juntas
Foto: Roberto de Miguel. www.biodiversidadvirtual.org
Cuenteme que hace.
Dentro del programa que dirijo hay dos grandes laboratorios. Ahi trabajamos en interacciones entre microorganismos beneficos y plantas.
Por ejemplo?
Los rizobios para la soja, bacterias fijadoras de nitrogeno Ese se podria decir que es nuestro tema historico: son microorganismos que fijan nitrogeno del aire (que es el 80 por ciento de la atmosfera y que nosotros no lo podemos usar); los microorganismos lo transforman en amoniaco y lo incorporan a las plantas. Eso es lo que se llama fijacion biologica de nitrogeno y es lo que ocurre en la soja, en la alfalfa, en el trebol: en todas las leguminosas. Nosotros estudiamos muchas cosas en ese sistema.
A ver
Estudiamos, por ejemplo, seleccion de microorganismos que tengan una mejor relacion con las plantas, que fijen mas nitrogeno, que se asocien mejor en relacion a otros microorganismos Una de las cosas que estudiamos durante mucho tiempo es la regulacion de la nodulacion de las raices de la planta. Cuando las bacterias se asocian con las plantas forman como un nodulo, un grano. Ahi es donde viven las bacterias y ocurre esta simbiosis. Esa regulacion la manejan la propia planta, factores externos Conocer esta regulacion permite manejar mejor la simbiosis en un sentido utilitario para tener mejor rendimiento de la planta.
Y como funciona esa simbiosis? Cuales son los diferentes escenarios que se presentan?
Un escenario es que la simbiosis sea ineficiente, donde lo que ocurre son simbiosis o interacciones dadas por microorganismos del suelo, estafadores, que se aprovechan de la planta pero no le dan nada. En ese caso, son nodulos que no sirven.
Como se da biologicamente la simbiosis?
Es una infeccion de la planta por parte de la bacteria. Lo que nosotros estudiamos es como se reconocen las bacterias y las plantas, porque no cualquier bacteria es capaz de entrar en la planta y formar un nodulo. Y ese fenomeno de reconocimiento se estudio desde hace mucho, porque en el imaginario cientifico esta la idea de que si uno puede entender este mecanismo, puede «exportar» la simbiosis a otras plantas. Uno de los objetivos, por ejemplo, es transferir esta fijacion de nitrogeno a los cereales. Estos cereales, que son una gran parte de la alimentacion de la historia de la humanidad, no generan estas simbiosis que si generan las oleaginosas. Hasta ahora, no se ha descubierto de que manera transferir esta asociacion biologica a otras plantas.
Y como se reconocen?
Es muy interesante eso. A fines de los años ’80 se publico un trabajo que se titulaba «Dulces dialogos debajo de la tierra», porque la comunicacion es por moleculas quimicas muy complejas. Es un intercambio de señales: la planta larga sustancias quimicas hacia afuera, y hay bacterias que son capaces de reconocer algunas de esas señales. Las que las reconocen cambian su actividad y sintetizan una nueva señal. Es como si hubieran escuchado, hubiesen entendido el idioma y respondieran. Lo primero que hacen entonces, siguiendo las huellas de la molecula segregada por la planta, es acercarse a la planta.
Y cuando llegan?
La concentracion de esa molecula es mayor, y las bacterias en respuesta sintetizan una nueva molecula. Esa molecula la largan hacia afuera y la planta la reconoce. Esa segunda molecula, un lipoquitonoligosacarido, bioquimicamente es muy compleja, tiene mucha informacion. La planta, al recibirla, se «da cuenta» de que afuera esta la bacteria que va a hacer la simbiosis correctamente. Reconoce que no es un patogeno, que no es una bacteria cualquiera, y la planta lo que hace es abrirle sus puertas.
Como hace la molecula para que las puertas se abran?
La bacteria ingresa en el tejido sin que la planta la rechace. En general, lo que pasa es que la bacteria trata de entrar y los organismos la rechazan: suicidan a las celulas a las cuales estan llegando las bacterias y a partir de entonces funciona como un tapon. Lo que hace esta molecula es cambiar la respuesta de la planta, de modo tal que la planta no la rechace. A la vez, se dispara una ruta simbiotica y genetica, que aparentemente es una ruta muy ancestral en la evolucion biologica, que es comun a las plantas para reconocer a hongos beneficos y a bacterias beneficas.
Que es una ruta genetica?
El ADN de la planta se va a expresar, y como respuesta a eso habra algun desarrollo de la planta (podra ser una raiz, una hoja, una flor). En el caso de la simbiosis, lo que desarrolla es un nodulo radicular, que es como si fuese una raiz lateral modificada. Es una especie de grano en el cual la bacteria entra y coloniza sin recibir respuesta inmune.
Como se reconocen esas señales quimicas? Como hace la bacteria, por ejemplo?
Tanto las bacterias como las plantas tienen receptores. La bacteria tiene un receptor, una proteina, para la primera señal de la planta. Con ese receptor reconoce la molecula que viene. Cuando la reconoce, la proteina cambia de forma, y esa nueva forma significa otra señal hacia adentro de la bacteria.
Hay una cascada que llega hasta
La informacion genetica. Despues de la primera señal de la planta, la cascada llega a la informacion genetica de la bacteria. Va de proteina en proteina, llega al ADN y del ADN se disparan genes que no estaban expresados y que generan sus propias proteinas. Ahora hay una nueva cascada hacia afuera, donde la nueva molecula producida sale de la bacteria y va a parar a la planta, que tiene otro receptor que la recibe. Esta simbiosis esta distribuida en un gran numero de plantas y hay distintas respuestas. Las mas estudiadas son las de los cultivos agronomicamente mas importantes. Curiosamente, la soja, la alfalfa, el trebol, la arveja, son todas simbiosis muy nuevas, evolutivamente muy avanzadas. Tienen un mecanismo de reconocimiento muy sofisticado. Una de esas sofisticaciones se ve en que los pelos radiculares, los pelos absorbentes de las raices, se deforman al recibir la señal, quedan como rulitos. Ahi la bacteria aprovecha, entra por esos pelos absorbentes (como si fuera una invaginacion) y va invadiendo el tejido de la planta, que a su vez la deja. Esto que le cuento tiene que ver con las leguminosas, las fijadoras de nitrogeno. Pero hay otro gran grupo de fijadoras de nitrogeno, que en el planeta es
igual al de las leguminosas, que son las plantas actinoricicas. Son arboles y arbustos; el mas conocido es la casuarina, pero tambien estan los arrayanes en la Patagonia. Nosotros decidimos estudiar un sistema de estas plantas actinoricicas.
A ver Cuando la bacteria ingresa, fija nitrogeno del aire, lo convierte en amoniaco y se lo da a la planta.
Y los azucares que genera la planta se los da a la bacteria. En eso consiste la simbiosis.
Y en el nuevo grupo?
La situacion es similar: la bacteria, que esta en el suelo, le manda señales a un arbusto y todo lo que usted ya sabe. La cuestion es que en este caso de simbiosis las tecnicas modernas no se pueden aplicar.
Por que?
No se sabe, hay microorganismos que se resisten a las tecnicas de la biologia molecular. No sabemos por que no se puede, pero no se puede. Nosotros estudiamos este arbusto de la Patagonia, describimos la manera en la que infecta (no deforma los pelos radiculares, sino que se mete entre las celulas). El primer trabajo lo publicamos en el ’99; hoy en dia estan bien discriminados estos tipos de interacciones. Lo que nosotros descubrimos es que el arbusto patagonico que estudiamos representa un mecanismo de interaccion muy ancestral, mucho menos sofisticado que el de la soja, por ejemplo. Uno podria tratar, entonces, de aprender de este sistema mas simple para «enseñarselo» a las plantas que me interesan.
FUENTE: pagina12.com.ar