Combinando modelos matemáticos y biología vegetal, científicos de Europa y Estados Unidos han descubierto que estas peculiares coliflores son brotes programados para convertirse en flores, pero que nunca alcanzan su objetivo. En cambio, se convierten en tallos, que a su vez siguen intentando producir flores, y además, descubrieron los tres genes clave detrás de este proceso.
SINC / 8 de julio de 2021.- El misterio de la peculiar forma de la coliflor romanesco ha sido resuelto por un equipo internacional de científicos, en el que ha participado el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP, centro mixto de la Universidad Politécnica de Valencia y el CSIC).
El estudio, publicado esta semana en la revista Science, se ha liderado desde el Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS) y el Instituto Nacional de Investigación en Informática y Automatización (INRIA) de ese país.
En el trabajo, los investigadores combinaron experimentos in vivo con modelos computacionales en 3D que reproducen el desarrollo de la inflorescencia de las plantas. Su objetivo era descubrir los fundamentos moleculares del crecimiento de las coliflores en general, y de los romanescos, en particular.
[Recomendado: Estudio actualiza la familia de plantas que incluye al brócoli, coliflor y coles de Bruselas]El equipo ha comprobado que ambos son en realidad una proliferación de yemas (meristemos) programadas para convertirse en flores pero que nunca alcanzan su objetivo. Lo que hacen es convertirse en tallos que, a su vez, continúan intentando producir flores. La coliflor nace de la reiteración de este proceso, que provoca una sucesión de tallos sobre tallos.
Tallos que no llegan a ser flores
Así, la forma atípica del romanesco se explica por la producción cada vez más rápida de tallos que fracasan en su intento de convertirse en flores, mientras que esta tasa de producción es constante en otras coliflores. Como resultado, la inflorescencia del romanesco adquiere una estructura piramidal compuesta por pirámides más pequeñas, provocando el aspecto fractal de la misma.
“Los meristemos de la coliflor no logran alcanzar el objetivo de formar flores pero ‘recuerdan’ que transitoriamente sí que consiguieron adquirir un estado floral. Las mutaciones adicionales que afectan al crecimiento y la actividad de los meristemos son las que provocan las formas fractales características del romanesco”, apuntan Francisco Madueño, Antonio Serrano y Carlos Giménez.
[Recomendado: Ensayos de campo muestran el potencial de la edición genética para generar cultivos más saludables]Estos tres coautores e investigadores del IBMCP han caracterizado la red de genes que determina que se forme una flor o un tallo y cuya actividad está por tanto alterada en los meristemos de la coliflor y el romanesco.
En concreto, observaron como TFL1, un gen esencial para la formación de tallos, es activado por genes que promueven la formación de flores, un resultado inicialmente contradictorio pero clave para entender el desarrollo de la inflorescencia de las plantas y, específicamente, la formación de estructuras tan fascinantes como el fractal del romanesco.
Tres genes detrás de los fractales
«Romanesco es una de las formas fractales más llamativas que se pueden encontrar en la naturaleza», dice Christophe Godin, informático del Instituto Nacional de Investigación en Ciencia y Tecnología Digital que tiene su sede en ENS de Lyon en Francia. «La pregunta es, ¿por qué es así?» La respuesta ha eludido a los científicos durante mucho tiempo.
Godin y sus colegas sabían que una variante de Arabidopsis podría producir pequeñas estructuras parecidas a una coliflor. Entonces, el equipo manipuló los genes de A. thaliana tanto en simulaciones por computadora como en experimentos de cultivo en el laboratorio. Trabajar con la planta ampliamente estudiada ayudó a los investigadores a simplificar sus experimentos y destilar el mecanismo esencial de generación de fractales.
[Recomendado: 6.000 años de domesticación de una misma planta: Desde nabos hasta hojas comestibles y semillas para aceite]Al alterar tres genes, los investigadores desarrollaron una cabeza parecida a Romanesco en A. thaliana. Dos de esos ajustes genéticos obstaculizaron el crecimiento de las flores y provocaron un crecimiento descontrolado de los brotes. En lugar de una flor, la planta crece un brote, y en ese brote, crece otro brote, y así sucesivamente, dice el biólogo de plantas François Parcy del CNRS en París. «Es una reacción en cadena».
Luego, los investigadores alteraron otro gen, que aumentó el área de crecimiento al final de cada brote y proporcionó espacio para que se formaran fractales cónicos en espiral. «No es necesario cambiar mucho la genética para que aparezca esta forma», dice Parcy. El siguiente paso del equipo, dice, «será manipular estos genes en la coliflor».