Periódico Alma Máter

Fruto seco del tabaco, semilla que es investigada en el grupo Evo-Devo y que puede ser clave para ayudar al desarrollo de los frutos carnosos de otras plantas solanáceas. Foto: Wikimedia.

¿Para qué sirven los frenos de un vehículo? Esa pregunta y su respuesta parecen una obviedad, pero si alguien no lo sabe puede recurrir a un usado método de investigación: retirar esta pieza y ver cómo funciona el resto sin ella. 

En el grupo de Investigación de Evolución y Desarrollo en Plantas —Evo-Devo— se vienen investigando el tomate y el tabaco, dos especies muy utilizadas por los seres humanos que, aunque parecen distintas, en realidad son de la misma familia: las solanáceas. El tomate, la base de muchas salsas y preparaciones en ensaladas, es un fruto carnoso. Del tabaco se utilizan sus hojas para hacer cigarrillos, pero el fruto es una capsula seca que no es comestible. Aunque flores y frutos son muy diferentes en estas especies, la investigación sobre los genes que controlan estos cambios en cada una de ellas puede llevar a resolver un problema que inquieta a científicos desde hace décadas: promover la formación de la parte de sus frutos que sirve para alimentar a humanos y otros seres vivos. 

Esto hace parte de una de sus líneas de trabajo, la genética del desarrollo de frutos carnosos (bayas) y dehiscentes (cápsulas) en Solanaceae y Rubiaceae. En la primera se encuentran especies como las mencionadas antes, mientras en la segunda están el café, el borojó y el noni. 

Natalia Pabón Mora, coordinadora de Evo-Devo, grupo adscrito a la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, explicó que «en la familia de las solanáceas todos los miembros de divergencia temprana, es decir, los géneros más antiguos, forman frutos pequeños no comestibles, que al secarse forman una cápsula que explota cuando madura y libera las semillas, como en el tabaco». Y esta no se la comen los animales, porque son frutos secos dehiscentes, es decir, con un sistema natural para abrirse y soltar las semillas al sustrato en donde las plántulas reactivan su desarrollo.  

«En las solanáceas se llega a un punto de la evolución en el que ya todos los frutos son carnosos, y encontramos plantas como la berenjena, el tomate, la uchuva, el lulo, el pimentón, el ají», anotó la docente. Este cambio evolutivo es raro, usualmente en otras familias de plantas los frutos o son muy homogéneos, siempre secos como en las amapolas —de la familia Papaveraceae—, o alternan con frecuencia entre secos y carnosos en cortos tiempos evolutivos, como en la familia Rubiaceae. En el caso de las Solanaceae esta transición ocurre una vez hace más o menos 30 millones de años.  

«Entonces nos preguntamos ¿por qué aparecen estos frutos carnosos en ese momento de la evolución de las solanáceas?m ¿de dónde se deriva ese tejido y como es que prolifera? ¿cuáles genes se activan para que el fruto no sea seco dehiscente, sino carnoso, en especies cercanamente relacionadas?», indicó Natalia Pabón Mora. 

Proceso en el laboratorio 

Así se ven en el microcospio —derecha— las semillas cortadas en láminas muy finas, un proceso necesario para conocer para qué sirven sus diferentes partes. Foto cortesía Evo-Devo.

La científica recordó que, según los datos que se tienen hasta ahora, las primeras plantas en la Tierra parecen ser de frutos secos, pero luego surgen las de frutos carnosos, que alimentan a los seres humanos y a los animales, como una nueva estrategia de dispersión de las semillas. 

Y en la búsqueda de respuestas para saber qué es lo que pasa en dos especies tan diferentes como el tomate y el tabaco, aunque de la misma familia, en el laboratorio del grupo Evo-Devo se colectan distintos tipos de frutos, se deshidratan de forma controlada sin dañar los tejidos y luego se infiltran en parafina. Estos bloques de tejido se cortan en láminas muy delgadas, que son fotografiadas y ampliadas, para tener una mejor observación de su interior. 

«De esta manera se puede ver cuáles células tiene cada fruto por dentro, para tratar de encontrar de cuál capa sale el tejido carnoso. El tejido carnoso y comestible lo forman, por lo general, células suaves, grandes, sin pared secundaria y, por tanto, se pueden masticar. Los frutos del tabaco, en cambio, desarrollan capas de células con paredes muy gruesas, lignificadas, es decir, muy duras», anotó Pabón Mora.  

Al empezar a florecer no hay grandes diferencias entre el tomate y el tabaco, el carpelo —parte reproductiva femenina— de ambas plantas es casi idéntico, pero cuando se fertilizan sus óvulos para empezar a producir semillas, en los del primero empiezan a proliferar las células y en los del segundo, que van a reventarse, se lignifican y la proliferación de las células queda limitada. 

En la investigación, además del tomate y el tabaco, se analizaron otras solanáceas con semillas capsulares secas y de frutos carnosos. Hay plantas de esta familia que encontraron una manera diferente de producir células proliferantes, como el jazmín de noche —Cestrum nocturnum—, que tienen apariencia de bayas, pero que al cortarlas se ve que cuentan con un tejido lignificado en su interior, es decir, son carnosas por convergencia. En el caso del borrachero —Brugmansia arborea— se da otro proceso: esta planta es del linaje de las solanáceas que dan bayas, pero en su caso se seca y forma cápsulas. 

Es algo así como las alas. Las aves, los insectos y los mamíferos desarrollaron de manera independiente esos órganos, y aunque todas sirven para volar, no se forman igual, ni son equivalentes. En el caso que nos ocupa, el tomate y el jazmín de noche forman bayas, pero en este último hay un endurecimiento del fruto, por lo que no son equivalentes; el tabaco y el borrachero forman cápsulas, pero en este último, las células se secan y no hay lignificación. Estos casos representan coincidencias morfológicas pero que no resultan de los mismos procesos del desarrollo.  

Es importante anotar que todos los cambios de los organismos, en este caso la formación de frutos, están controlados por genes. Entonces, para saber qué hace un gen en el desarrollo, se quita del organismo (de forma controlada) y se observa cómo responde, al igual que a un carro se le podrían quitar los frenos y manejarlo. «En 2019 publicamos un artículo en el que demostramos que el gen Alcatraz del tomate reprime la lignificación. Cuando este gen es silenciado el tomate resulta con algunas capas de tejido lignificadas, lo cual significa que ese gen es el responsable de reprimir el endurecimiento de algunas células del fruto», explicó la investigadora. 

«Estamos documentando estos cambios sobre lo que pasa a nivel celular y tratar de establecer cuáles son los genes que se enciende o se apagan para proliferar las células o para lignificarlas; eso es muy importante, porque al saber cuáles genes controlan el proceso se puede pensar, en un futuro y, por ejemplo, por seguridad alimentaria, en producir tomates con más capas de pericarpo —la pared del fruto que recubre la semilla—, que sea más grueso, para que las células que producen la carnosidad proliferen más», puntualizó la profesora Pabón Mora.