El proyecto de ciencia ficción que podría revolucionar la agricultura: los científicos buscan hablar con las plantas

Suena a ciencia ficción, pero lo cierto es que es algo completamente real y podría darse en un futuro cercano. Y es que un equipo de científicos del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge está trabajando en un proyecto para lanzar mensajes basados en la luz a las plantas para advertirlas sobre ataques de plagas o condiciones climáticas extremas. En definitiva, 'hablar' con las plantas para avisarlas de un riesgo que se avecina para que puedan defenderse. 

La luz es uno de los principales medios de comunicación universal humana. En nuestro día a día podemos verlo en la señalización de los semáforos o simplemente para saber si una tienda está cerrada (si tiene la luz apagada) o si está abierta (tiene la luz encendida). 

Esta misma idea es la que quiere aplicar el equipo de investigación liderado por Alexander Jones, que está utilizando la luz como mensajera en el desarrollo de herramientas que permitan a las plantas comunicarse con los seres humanos y viceversa.

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Hasta ahora, el equipo de la Universidad de Cambridge ha conseguido desarrollar una serie de biosensores que utilizan luz fluorescente para comunicar visualmente en tiempo real lo que sucede a nivel celular en las plantas. Estos biosensores son capaces de revelarnos cómo reaccionan las plantas al estrés ambiental, es decir, son las plantas las que ‘hablan con los humanos’. 

Sin embargo, recientemente, una última investigación de este equipo publicada en la revista PLOS Biology describe una nueva herramienta llamada Highlighter, con la que los humanos podrían comunicarse con las plantas. Este sistema utiliza condiciones de luz específicas para activar la expresión de un gen objetivo en las plantas, por ejemplo, para activar sus mecanismos de defensa. 

Representación esquemática del sistema y función del Highlighter. Laboratorio Sainsbury

De hecho, los primeros experimentos de laboratorio que se han realizado con plantas de tabaco (Nicotiana benthamiana) han demostrado que se puede activar el mecanismo de defensa natural de la planta utilizando la luz como estímulo. Si esto pudiera aplicarse en un amplio rango de plantas, supondría una absoluta revolución para la agricultura y para nuestra relación con las plantas. 

"Si pudiéramos advertir a las plantas sobre un brote de enfermedad o un ataque de plaga inminente, las plantas podrían activar sus mecanismos de defensa naturales para evitar daños generalizados", explicó Jones en una nota de prensa por la Universidad. 

Y añadió: “También podríamos informar a las plantas sobre eventos climáticos extremos que se aproximan, como olas de calor o sequías, permitiéndoles ajustar sus patrones de crecimiento o conservar agua. Esto podría conducir a prácticas agrícolas más eficientes y sostenibles y reducir la necesidad de productos químicos”.

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La revolucionaria optogenética

La optogenética es una técnica científica que utiliza el estímulo luminoso para activar o desactivar un proceso específico. Para ello, los científicos diseñan proteínas sensibles a la luz (fotorreceptores) para controlar un proceso determinado y después administran estos ‘actuadores’ optogénicos a las células que desean controlar. El lado positivo de esta técnica, señaló Jones, es que “los estímulos luminosos son baratos, reversibles, no tóxicos y pueden administrarse con alta resolución”. 

Hasta ahora, esta técnica ha revolucionado muchos campos, entre los que se encuentra la neurociencia. Por ejemplo, los neurobiólogos pueden aislar funciones de neuronas individuales con este método. Sin embargo, ha sido muy difícil de aplicar a las plantas, ya que estas contienen muchos fotorreceptores y necesitan un amplio espectro de luz para crecer. 

El resaltador proporciona control del gen objetivo a resolución celular. Laboratorio Sainsbury

En este sentido, la nueva herramienta desarrollada por los científicos de la Universidad de Cambridge utiliza señales luminosas mínimamente invasivas para su activación e inactivación, y no se ve afectado por el ciclo luz-oscuridad de las cámaras de crecimiento. “Highlighter es un importante paso adelante en el desarrollo de herramientas optogenéticas en plantas y su control génico de alta resolución podría aplicarse para estudiar una amplia gama de cuestiones fundamentales de la biología vegetal”, afirmó Jones. 

En todo caso, para el investigador, Highlighter se conforma como una instrumento más dentro de la “caja de herramientas” de las plantas que abre “interesantes oportunidades para la mejora de cultivos”. “Por ejemplo, en el futuro podríamos utilizar una condición lumínica para desencadenar una respuesta inmunitaria y, a continuación, una condición lumínica distinta para cronometrar con precisión un rasgo concreto, como la floración o la maduración”, concluyó en el comunicado el investigador del Laboratorio Sainsbury.