Una buena manera de identificar una planta es a través de sus flores. Si bien existen muchos tipos de flores, las flores de cada especie tienden a ser extremadamente similares. Por lo tanto, se esperaría un mecanismo preciso para el desarrollo de las flores. La investigación de Kong y sus colegas sugiere que Es sorprendentemente caótico.
Las células que forman las flores tienen genes que se activan o desactivan mediante hormonas. Kong y sus colegas querían determinar la variabilidad de la respuesta celular a una hormona, la auxina. Necesitaban un método para observar el interior de las células a medida que llegaba la hormona. Por ello, utilizaron una forma modificada de berro de Tala. Esta planta, también conocida como Arabidopsis thaliana, es el equivalente botánico a una rata de laboratorio. Le dieron a la planta reporteros brillantes, moléculas que se iluminan con fluorescencia cuando los genes se activan, para rastrear tres genes sensibles a la auxina, incluyendo uno llamado DR5 bajo un microscopio.
Kong y sus colegas descubrieron que DR5 La actividad se activaba mediante la auxina; variaba enormemente de una célula a otra, no por diferencias en los niveles de auxina, sino por fluctuaciones aleatorias dentro de las propias células. Observaron esto en los sépalos de la planta.
Los sépalos son los robustos órganos verdes, similares a hojas, ubicados en la base del capullo y que protegen la flor emergente. Aunque cada célula es individualmente ruidosa e impredecible, la planta produce repetidamente cuatro sépalos protectores en un patrón perfecto.
“Realmente pensé que para cuando llegáramos a estas cuatro regiones [de formación de sépalos], habría mucha menos aleatoriedad, pero no es así”, dijo la líder del laboratorio, Adrienne Roeder en un comunicado de prensa. “De alguna manera, a pesar del ruido, todavía se ven estas zonas muy claras donde se inician los órganos sépalos”.
La clave reside en un proceso llamado «promedio espacial». Si bien cada célula individual puede actuar por su cuenta en respuesta a la hormona, los grupos celulares trabajan en conjunto para atenuar el ruido. Esto permite a la planta usar la aleatoriedad cuando quiere e ignorarla cuando no, afirma Roeder.
“En última instancia, la investigación desafía la idea de que la precisión biológica requiere un control perfecto”, dice Roeder“Más bien, demuestra que la naturaleza no elimina la aleatoriedad, sino que crea sistemas y procesos confiables que funcionan a pesar de ella”.
El equipo no solo se interesa por lo que la planta hace bien, sino que también quiere saber cómo y por qué falla el proceso. Esto podría ser útil en procesos mucho más allá de las plantas, como, por ejemplo, el cáncer, donde la actividad genética aleatoria puede impulsar la evolución de tumores.
Kong, S., Rusnak, B., Zhu, M. y Roeder, AHK (2025) "Expresión de genes estocásticos en la señalización de auxinas en el meristemo floral de Arabidopsis thaliana". Nature Communications, 16(1), pág. 4682. https://doi.org/g9k3k
Publicación cruzada en Bluesky & Mastodonte.
La imagen de portada muestra los capullos de flores que se forman a partir de las células madre de Arabidopsis thalianaPara mostrar cuán aleatoriamente se comporta el gen DR5 está activado, los investigadores usaron dos copias idénticas del gen: una que brilla en azul y la otra en amarillo. En algunas células, ambas están activas (aparecen blancas), mientras que otras solo muestran azul o solo amarillo, lo que resalta la aleatoriedad. Aun así, DR5 Generalmente se activa donde la hormona auxina le indica que lo haga. Todos los núcleos celulares están marcados en magenta. Crédito de la imagen: Shuyao Kong.
