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Componentes moleculares del reloj endógeno en el linaje verde
La vida en la Tierra transcurre en ciclos de 24 horas. Desde las diminutas bacterias hasta los seres humanos, los organismos se adaptan a las alteraciones del día y la noche. Los factores externos, como los cambios de luz y temperatura, son necesarios para ajustar el reloj. Muchos procesos metabólicos están controlados por el reloj endógeno. Científicos de la Universidad de Jena han estudiado ahora los ritmos moleculares del reloj endógeno en el "linaje verde". En una publicación actual en la revista "Plant Physiology", el equipo dirigido por la profesora Maria Mittag, del Instituto Matthias Schleiden, ofrece una visión general de su base genética.
La estudiante de doctorado Anxhela Rredhi, de la Universidad de Jena, presenta cultivos del alga verde Chlamydomonas reinhardtii: a la izquierda el tipo salvaje y a la derecha un mutante que carece de un criptocromo específico. El alga mutante contiene una cantidad significativamente mayor de pigmento.
Jens Meyer/Uni Jena
El "linaje verde" abarca algas verdes, musgos, helechos, gimnospermas y plantas con flores. Estos organismos producen una parte importante del oxígeno de la Tierra y, por tanto, son esenciales para todos los demás seres vivos. La fotosíntesis de estos organismos verdes -la conversión deCO2 y agua en glucosa y oxígeno- depende de la luz, por lo que una buena sincronización de estos procesos es crucial. Las plantas se preparan para el periodo de luz diurna incluso antes de la salida del sol y así pueden utilizar la fase de luz de la manera más eficiente para lograr un rendimiento óptimo de la fotosíntesis y otras vías metabólicas. Como resultado, crecen mejor y sobreviven a los competidores. "La aptitud de los organismos fotosintéticos depende de la integridad de sus relojes endógenos", afirma Maria Mittag. Por ello, la profesora de botánica general y su equipo han investigado cómo se ha desarrollado el reloj endógeno durante la evolución de los organismos del linaje verde. Para ello, los investigadores estudiaron los genes del reloj de varios organismos modelo del linaje verde, empezando por organismos unicelulares como el alga verde Chlamydomonas reinhardtii, pasando por la hepática Marchantia polymorpha, hasta llegar a las plantas superiores, como el berro de cola, Arabidopsis thaliana.
Los criptocromos están "conservados" en la evolución
Los investigadores descubrieron que hay algunos genes implicados en los ritmos circadianos que se dan en todos los organismos estudiados del linaje verde, mientras que otros genes del reloj difieren significativamente. Entre los genes del reloj endógeno que se han "conservado" a lo largo de la evolución están los criptocromos. Se trata de moléculas receptoras con las que las plantas terrestres perciben la luz azul. "Los criptocromos son importantes para el control y la regulación del reloj circadiano; desempeñan esta función no sólo en las plantas terrestres y las algas, sino también en los hongos, los insectos y los mamíferos", afirma el Dr. Jan Petersen, miembro del equipo de investigación y primer autor del presente artículo de revisión.
Hasta ahora, el equipo de Maria Mittag ha estudiado los criptocromos en el organismo modelo Chlamydomonas reinhardtii. Su genoma llega a codificar cuatro criptocromos diferentes. Mientras que dos de estos criptocromos participan en el reloj circadiano, la función de los otros dos era aún desconocida. Para analizar en detalle el papel de uno de estos criptocromos con función desconocida, el equipo de investigación de Jena comparó células de algas de tipo salvaje con mutantes en los que se eliminó el gen de esta molécula receptora. "Pudimos determinar que las algas mutantes crecen de forma significativamente más lenta que las células de algas silvestres", afirma la estudiante de doctorado Anxhela Rredhi.
El criptocromo recién estudiado influye en las estructuras celulares responsables de la fotosíntesis
"Sin embargo, nos sorprendió que las algas mutantes fueran más verdes que las de tipo salvaje", dice Anxhela Rredhi. Más color en forma de pigmentos verdes debería traducirse en una mejor fotosíntesis y, por tanto, en un mayor crecimiento, ya que estas moléculas captan la luz para la fotosíntesis". Finalmente, los investigadores encontraron una explicación. Utilizando la microscopía electrónica, pudieron ver que las membranas celulares en las que se realiza la fotosíntesis están más densamente empaquetadas sin el criptocromo que en las células de tipo salvaje. "Por un lado, esto hace que las algas parezcan de color verde más oscuro", explica la Dra. Petersen. "Por otro lado, hace que las células se sombreen más entre sí, por lo que simplemente llega menos luz a las membranas internas, lo que tiene un efecto negativo en el crecimiento de las algas".
Actualmente no está claro cómo influye exactamente el criptocromo recientemente estudiado en estas estructuras celulares. El equipo de investigación estudiará ahora si también desempeña un papel en el reloj circadiano.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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