La planta más antigua: de hace 1600 millones de años

Los posibles fósiles de algas rojas. Foto Stefan Bengtson

Los posibles fósiles de algas rojas. Foto Stefan Bengtson

Científicos reportaron el que parece ser el fósil de planta más antiguo, una alga de hace 1600 millones de años. Eso sugieren en un artículo publicado en Plos Biology.  Continuar leyendo

Crean superespinaca que detecta explosivos

Foto C. Daniloff/MIT

Foto C. Daniloff/MIT

La espinaca ya no es solo el superalimento que proporciona energía extra a Popeye el bueno. No. Viene ahora con un ingrediente adicional, el más extraño que se pudiera imaginar: puede detectar explosivos e informarlo.

Es la más novedosa demostración de sistemas de ingeniería electrónica aplicada a plantas, lo que científicos llaman nanobiónica de plantas.

La meta de esta rama “es introducir nanopartículas en la planta para darle funciones no nativas”, en palabras de Michael Strano, profesor del MIT y líder del equipo de investigación.

En el caso que nos ocupa, las espinacas fueron diseñadas para detectar compuestos químicos conocidos como nitroaromáticos, que con frecuencia se usan en minas antipersona y explosivos. Cuando uno de estos químicos está en el agua del suelo, que toma la planta,los nanotubos insertados en las hojas emiten señales fluorescentes que pueden ser leídas por una cámara de infrarrojo, que puede estar ligada a un pequeño computador parecido a un celular inteligente, que envía un correo a la persona.

Es una novedosa demostración de cómo franqueamos la barrera de comunicación planta-humano”, según Strano, quien cree que el poder de la planta podría ser equipado para advertir sobre contaminantes y condiciones ambientales como sequía.

El avance fue presentado en Nature Materials.

Hace dos años, en una primera demostración, Strano y su entonces estudiante Juan Pablo Giraldo usaron nanopartículas para aumentar la capacidad de fotosíntesis de la planta y convertirla en sensor del óxido nítrico, contaminante derivado de la combustión.

Como las plantas toman tanta información de sus alrededores, son ideales para monitorear el ambiente, explicó Strano.

Son buenos analistas químicos. Tienen una extensa red de raíces en el suelo y están constantemente examinando el agua, y tienen el poder de transportarla a sus hojas”.

Hallan una de las flores más antiguas

La planta con sus flores. Foto David Dilcher

Que haya sido la primera, no. Pero que fue una de las primeras, sí. Paleobotánicos de Indiana University encabezados por David Dilcher identificaron una planta de agua dulce de hace 125 a 1330 millones de años que está entre las primeras que florecieron.

El hallazgo reportado en Proceedings of the National Academy of Sciences, significa un cambio grande en la forma presumida de las primeras flores del planeta, las angiospermas.

Para Dilcher, genera grandes inquietudes acerca de la historia evolutiva inicial de las plantas de flores, así como de su rol en la evolución de otras plantas y de la vida animal.

Se trata de Montsechia vidalii, acuática, que alguna vez fue abundante en lagos de agua dulce en lo que ahora son regiones montañosas en España. Los fósiles fueron descubiertos hace más de 100 años en depósitos del rango Iberia en centro de España y el rango Montsec en los Pirineos, cerca a la actual frontera con Francia.

Otra planta, hallada en China, Archaefructus sinensis, estaba propuesta como la primera planta de flores.

“La primera flor es un mito, como el primer humano”, dijo Dilcher. “Pero basados en este análisis sabemos ahora que Montsechia es contemporánea, sino es que es más antigua que Archaefructus.

El investigador es autoridad mundial en anatomía y morfología de las angiospermas que ha estudiado por décadas el surgimiento y diseminación de las plantas de flores.

El fósil, dijo, no fue bien entendido y fue malinterpretado en los análisis iniciales.

Las nuevas conclusiones se basan en un análisis de más de 1.000 restos fosilizados de Montsechia, cuyas estructuras de yemas y hojas fueron separadas de la roca aplicando ácido hidroclórico. Y la cúticula, esa capa protectora d ellas ho9jas que revelan su forma fueron también tratadas con una mezcla de ácido nítrico y clorato de potasio.

Para Donald H. Les, profesor de ecología y biología evolutiva de la University of Connecticut, el estudio ofrece una nueva perspectiva de un gran misterio en la biología de plantas.

Créalo: las plantas no son sordas

Cortesía U. Missouri

No están locos ni se la fumaron verde. Científicos reportaron que las plantas pueden oír, algo que ha sido enunciado en algunos medios cuando se refiere a los sistemas de defensa de ellas.

Se sabía que pequeñas plantas de mostaza reaccionan a los sonidos de orugas que comen las hojas y establecen defensas químicas para impedir que la fiesta continúe. El nuevo estudio publicado en Oecologia muestra que ante el sonido otra planta también reacciona para evadir el ataque.

Heidi Appel, bióloga de la Universidad de Missouri y su colega Rex Cocroft diseñaron un experimento para ver si de verdad escuchaban a su depredador. Colocaron un pedazo de cinta reflectiva en una hoja, luego pusieron en una hoja vecina gusanos hambrientos. Y pusieron un laser que daba sobre la cinta. Si se movía aún imperceptiblemente, la luz reflejada lo haría. Y la rapidez en la variación daría una medida del movimiento de la hoja.

El trabajo se hizo con Arabidopsis, la planta que se ha convertido en conejillo de indias para infinidad de investigaciones. A medida que los gusanos se daban un festín, registraron las vibraiones. Luego las hicieron sonar en otra planta. Un pequeñísimo parlante movía las hojas 10/1.000 de una pulgada. Se movían pero no había gusano.

En la etapa final colocaron gusanos en las plantas que habían ‘escuchado’ los sonidos, mientras otras servían de control. A los dos días removieron los insectos y analizaron varias hojas de cada planta. Comparadas con las que permanecieron en silencio, aquellas que habían escuchado los sonidos tenían un 30% de más químicos defensivos.

Fue sorprendente, pero querían saber si había una respuesta similar al viento y otros movimientos no relacionados con los gusanos.

Diseñaron el experimento colocando distintos sonidos, como el del viento o los chillidos de un insecto. Solo aquellas a las que se les puso el del gusano masticando generaron más químicos defensivos.

La idea de Appel y su grupo es hacer el trabajo con otras plantas y distintas clases de insectos.

Hallan una planta que ‘hace magia’

Diferentes formas de las hojas. C. Biology

En animales es común y en plantas se han documentado muy pocos casos. ¿Una planta imitadora? Sí, y la mejor. Eso reportaron investigadores en Current Biology. Una enredadera que cuando alcanza la rama de un árbol sus hojas adquieren la forma y el color de las de su hospedero.

Pero lo mejor es esto: los tallos pueden alcanzar distintos árboles a la vez, de diferentes especies, y en cada uno, de hojas de tamaños y formas distintas, se mimetizan. Es decir, puede adquirir distintas formas y colores según los árboles a los que se han trepado.

Se trata de una especie que crece en climas australes, Argentina y Chile, Boquila trifoliolata.

Las hojas de los tallos de la enredadera que no han alcanzado aún un árbol, tienen hojas diferentes a las que sí los han abrazado ya.

¿Cuál es la razón? Los científicos lograron evidencias de que se trata de proteger contra el ataque de herbívoros.

Hasta ahora el caso más conocido de camuflaje en plantas eran unas plantas semiparásitas en Australia, cuyas hojas imitan las de su hospedero.

Los investigadores del artículo en Current Biology no tienen una explicación sobre el mecanismo que logra que las hojas adquieran distintas formas y colores a la vez.

Podría tratarse de compuestos orgánicos volátiles, que podrían ser percibidos por la planta. O, también, aunque menos plausible, podría ser que se tratase de un fenómeno de transferencia horizontal de genes.

Todo un misterio el que envuelve a esta mágica planta que imita tan bien, y al tiempo, distintas clases de árboles.

Buena ciencia: mis 10 noticias científicas de la semana (20-26)

1. La planta que hace magia

Animales, muchos. Animales que se camuflen imitando el medio donde viven son comunes, pero ¿plantas? Bueno, eso reportaron investigadores en Current Biology. Boquila trifoliolata, una plante existente en Argentina y Chile, hace que sus hojas adopten la coloración de distintos árboles, una forma de evadir el ataque de herbívoros, un claro ejemplo del raro mimetismo polimórfico que solo había sido observado en mariposas. Cuando la rama alcanza la rama de otro árbol las hojas no solo pueden cambiar de color sino su forma, tamaño y orientación. Asimismo, la rama cambia sus patrones para parecerse al follaje alrededor.

2. Qué vecina tan fría

A solo 7,2 años luz el programa Wise de la Nasa acaba de encontrar una tenue enana marrón, tan fría como el Polo Norte. Las enanas marrones son cuerpos mayores que Júpiter pero no tienen la masa suficiente para desencadenar reacciones atómicas. El nuevo cuerpo, denominado Wise J085510.83-071442.5 tiene una temperatura entre -48 y -13 grados centígrados. La marca la tenía una enana con temperatura igual a la de un cuarto. El hallazgo sugiere que pese a tantos años de mirar el cielo no se conocen todos los vecinos. El año pasado se encontró un par de enanas marrón más cercanas, a unos 6 años luz.

3. Mujeres, música y sexo

Un estudio publicado en Proceedings of the Royal Society B sugiere que las mujeres pueden adquirir beneficios genéticos para su descendencia seleccionando como compañeros sexuales músicos capaces de componer canciones más complejas. En el estudio se sugiere que la selección sexual jugó un papel en la evolución de la música. De hecho, muchos músicos admiten haber cogido un instrumento para buscar chicas. Así, mientras más compleja una canción, más chances de conquistar una mujer.

4. Escriben la historia del cromosoma Y

Hombre u mujer, macho o hembra. Sí, la diferencia entre sexos depende de un solo elemento en el genoma: el cromosoma Y, que solo portan los machos. Una investigación presentada esta semana en Nature reveló que los primeros genes determinantes del sexo, el cromosoma Y, aparecieron en los mamíferos hace 180 millones de años. No siempre existió. Y tras su aparición ha estado acortándose. Hoy solo posee unos 20 genes.

5. El espacio-tiempo sería un fluido

¿Y si el espacio-tiempo es… un fluido? La Teoría de la Relatividad sería entonces análoga a la hidrodinámica de fluidos. ¿Loco? Eso acaban de sugerir físicos teóricos que tratan de conciliar la gravedad y la mecánica cuántica. Los modelos corridos indican que el espacio-tiempo a la escala de Planck (10^-33) no es continuo como sostiene la física clásica sino de naturaleza discreta, tal como los sólidos y líquidos con los que estamos en contacto todos los días que pueden ser vistos como hechos de átomos y moléculas cuando se observan con suficiente resolución. Una estructura de esta clase implica, a energías altas, violaciones de la Relatividad Especial de Einstein. En ese marco, sugieren, el espacio-tiempo debería ser tratado como un fluido.

6. El viaje comenzó antes

Los humanos modernos se habrían diseminado por Asia y Europa en varios movimientos migratorios. Así, los primeros ancestros de las personas no africanas probablemente siguieron una ruta al sur de la península Arábiga hace unos 130.000 años. El estudio fue publicado en Procedings of the National Academy of Sciences. La evidencia y los análisis genéticos sugieren una dispersión múltiple según la investigadora Katerina Harvati de la Universidad de Tübingen.

7. A dormir se dijo

La mosca tsé-tsé es una peste en África afectando a decenas de miles de personas: transmite la enfermedad del sueño, que puede ser fatal. Las armas son algunos insecticidas o evitar el contacto. Científicos anunciaron que tras un esfuerzo de 10 años secuenciaron el genoma de la especie Glossina morsitans y encontraron puntos interesantes que podrían derivar en nuevas armas para atacar el letal mosquito. El reporte fue publicado en Science, seguido de otros artículos en Plos Neglected Tropical Diseases.

8. Use el lápiz para recordar las notas

Tomar notas a mano y no en el portátil o el computador personal ayuda a una mejor recordación, sugiere un estudio publicado en Psychological Science. Y así el portátil sea bien usado (por ejemplo estudiantes en clase) puede afectar el rendimiento académico. En varios estudios con estudiantes comparando los distintos métodos, se encontró que al escribir las notas a mano se gana más en recordación.

9. Para oírte mejor

Aunque los implantes cocleares son asunto viejo, no se habían podido mejorar. Pero ahora en combinación con una terapia genética la situación es diferente. O será. Científicos en presentaron en Science Translational Medicine un avance significativo para que las personas escuchen mejor: junto al implante se entrega un gen que permite la regeneración del nervio auditivo, logrando que crezca y subsane la brecha existente hasta el implante. El desarrollo se hizo en conejillos de indias.

10. Los pájaros de Chernobyl

Un estudio publicado en Functional Ecology presentó las primeras evidencias de que aves en los alrededores de Chernobyl, donde se presentó el gran desastre nuclear en 1986, se han adaptado a la radiación ionizante, revelando que los pájaros que tienen más feomelanina, un pigmento en sus plumas, son los que menos se adaptan a la radiación. El estudio se basó en 152 aves de 16 especies en 8 sitios dentro y cerca d ella zona de exclusión de Chernobyl.

La planta que roba genes

Hay quienes viven de los demás, pero ¿hasta el punto de robarles… sus genes?

Una investigación publicada en el journal BMC Genomics reveló que la planta parásita malasia Rafflesia cantleyi, cuyas flores miden 50 centímetros, se ha robado genes de la planta hospedera Tetrastigma rafflesiae.

El análisis de los genes mostró que sus funciones tienen que ver con la respiración y hasta el metabolismo, e incluso algunos de ellos han remplazado los propios genes de la planta parásita.

La transferencia vertical de genes es la que se da entre padres e hijos, mientras la horizontal es el movimiento de genes entre dos organismos diferentes. Las bacterias, por ejemplo, utilizan la transferencia de genes para intercambiar resistencia a los antibióticos. Y estudios recientes han revelado que las plantas también pueden utilizar la transferencia horizontal, especialmente las plantas parásitas y sus hospederos debido a su conexión física tan íntima.

Rafflesia cantleyi es un holoparásito (depende de su hospedero y solo de él para su supervivencia), que crece en Tetrastigma rafflesiaer, miembro de la familia de las uvas. Científicos de Singapur, Malasia y Estados Unidos investigaron la transferencia entre las dos plantas y al analizar el transcriptoma –los productos transcritos de genes activados- encontraron 49 genes transcritos por la parásita, respondiendo por el 2% de su transcriptoma entero, los que originalmente pertenecían al hospedero. Tres cuartos de esas transcripciones aparecen haber remplazado la propia versión de la planta parásita.

La mayoría de los genes se han integrado en el núcleo del parásito, permitiéndoles a los investigadores hacer su análisis genómico.

En el tiempo, al ADN muta al azar y la investigación de las variaciones genéticas entre los genes de esas transcripciones, entre el parásito y el hospedero, mostró que ha pasado cierto tiempo desde que los genes fueron adquiridos y que fueron adquiridos gradualmente.

Para Charles Davis, del Herbario de Harvard quien participó de la investigación, el elevado grado de transferencia horizontal permite pensar en que existe un beneficio para la planta parásita. “Por ejemplo, puede mejorar su capacidad de extraer nutrientes del hospedero, o ayudarle a evadir las defensas de este, como se ha visto en un patógeno bacterial de los árboles de limón.

Foto de la flor de R. cantleyi

Una planta con nariz

Aunque no se crea, algunas plantas pueden oler a sus vecinos y escogen entonces con cuál juntarse, recuerda Daniel Chamovitz en su libro What a Plant Knows, en el cual cita un caso particular que fue noticia hace unos años.

Se trata de una planta del género Cuscuta, que es parásita del tomate, aunque puede degustar otros suculentos platos del mundo vegetal, como el trigo.

Sí, esta planta sabe cuándo hay una de tomate y entonces se dirige hacia ella, enredándola hasta estrangularla.

Chamovitz describe experimentos en los cuales se coloca una de estas malezas en una maceta al lado de otra matera con una planta de tomate. La Cuscuta, conocida en inglés como dodder vine, se inclina hacia ella de a poco. Si se colocan cerca, pero la de tomate está oculta, tapada, también se dirige hacia ella, lo mismo que cuando se ponen en cubículos separados unidos solo por la mitad: busca ese hueco.

Esta maleza es un dolor de cabeza para los cultivadores y parece obvio porqué.

Aunque cuando el experimento se repite con un tallo de trigo también se le acerca, en presencia de las dos prefiere el tomate.

Aunque lógico que las plantas no tienen nariz, esta puede captar feromonas. Captan químicos volátiles en el aire y convierten esa señal en una respuesta fisiológica.

Prefieren el tomate porque combina tres químicos que las atrae, frente a uno del trigo, revela el autor.

Maravillas de la naturaleza.

Cuándo debe echar flores una planta

Como es tan común damos por sentado que así es. O nunca nos preguntamos porqué es así. ¿Cómo sabe una planta cuándo echar flores?

Cuando los días comienzan a ser más largos en la primavera, las plantas saben que deben florecer gracias a varias proteínas que interactúan con la luz azul según reportaron científicos en el journal Science.

El estudio describe los mecanismos moleculares que permite que las proteínas sensibles a la luz activen una serie de genes que controlan el florecimiento.

Entender la biología de la regulación de las flores por las plantas podría ser útil para hacer que las plantas comiencen a producir alimentos más pronto en el año.

“Podríamos ser capaces de cosechar dos o tres veces más en una temporada”, dijo Takato Imaizumi, coautor del estudio, biólogo molecular en University of Washington en Seattle.

Por lo general, las plantas necesitan comenzar a florecer alrededor del m omento cuando hay más insectos polinizadores para aumentar las chances de reproducción. Los científicos saben que las plantas tienen niveles más altos de la proteína sensible a la luz azul FKF1 hacia el fin del día y que esa proteína es importante para rastrear la duración del día. Han demostrado además que otra proteína, la CO, desempeña un papel clave en activar los genes del florecimiento.

En el nuevo estudio, Imaizumi y su grupo estudiaron la planta Arabidopsis thaliana, la que más ha sido analizada en el planeta con diversos fines. Pudieron mostrar que FKF1 ayuda a estabilizar la proteína CO lo suficiente como para encender el proceso de florecimiento. La luz azul –una longitud de onda particular de la luz visible que es común en la luz solar que resplandece al final de los días de primavera alrededor del mismo momento en que hay más FKF1- alienta aquella interacción. FKF1 también disminuye los niveles de una proteína que sirve como freno al florecimiento.

Así, mientras usted ve un jardín florecido, dentro de las plantas la actividad es intensa.

¿Una nueva rama del árbol de la vida?

No hay nada que se le parezca en la Tierra y había pasado desapercibida hasta ahora.

No es una planta, tampoco un animal ni un hongo. No. Es Collodictyon, un protozoario que se alimenta de algas, detectado en un lago de Noruega.

La secuenciación de trozos de su genoma, incluido su ADN ribosomal, mostró que no es parecido a nada en el planeta, de acuerdo con el análisis de Kamran Schalchian-Tabrizi, del Microbial Evolution Research Group en la Universidad de Oslo.

Vendría a caer en el árbol de la evolución entre los parásitos unicelulares llamados excavados y las amebas.

Es decir: podría representar un nuevo reino de la vida, según los autores del estudio.

“El origen temprano y diferente de Collodictyon sugiere que constituye un nuevo linaje en la filogenia eucariota global”, escribieron en el journal Molecular Biology Evolution.

Dentro de sus rasgos, posee 4 flagelos en oposición a 1 de mamíferos, hongos y amebas y 2 de las algas, plantas y excavados. Es más: tiene la estructura interna de un parásito, pero caza como una ameba.

Los investigadores sugieren que este extraño organismo puede representar morfologías antiguas dentro de los eucariotas y proveer por lo tanto pistas sobre las primeras formas de vida.

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