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Botánica
Mejoran el Diseño de Vegetales en un Modelo
Informático
24
de
Diciembre de 2007.
 Investigadores
de la Universidad de Illinois han "diseñado" una planta que resulta
mejor en ciertos aspectos. Produce más hojas y frutos sin necesidad de
recibir fertilizante extra. Los investigadores lo consiguieron empleando
un modelo digital que imita al proceso de la evolución. El suyo es el
primer modelo que simula cada paso del proceso fotosintético.
 Menéame
En vegetales, algas, fitoplancton y algunas especies de bacterias y de
arqueas, la fotosíntesis convierte la energía lumínica en energía
química. En la fotosíntesis vegetal interviene un complejo conjunto de
reacciones químicas que requiere numerosas enzimas y otros compuestos.
La mayor parte de la fotosíntesis se lleva a cabo en las hojas de la
planta.
La cuestión que deseaban explorar Steve Long, profesor de biología
vegetal y ciencias de los cultivos en la citada universidad, y sus
colegas en la investigación, era: ¿Podemos idear un diseño mejor que el
de la planta, en términos de productividad?
No resultaba factible responder a esta pregunta mediante experimentos
físicos sobre vegetales específicos. Con más de 100 proteínas
involucradas en la fotosíntesis, poner a prueba las proteínas de una en
una requeriría una enorme inversión de tiempo y de recursos. Probar
todas las posibles combinaciones en una supercomputadora resultó el
mejor enfoque.
Los investigadores primero construyeron un modelo fiable de la
fotosíntesis, uno que pudiera imitar de manera precisa la respuesta
fotosintética a diferentes cambios en el ambiente. El equipo probó y
ajustó el modelo hasta que éste predijo con éxito el resultado de
experimentos efectuados con hojas reales, incluyendo su respuesta
dinámica a las variaciones medioambientales.
Antes de que una planta de cultivo, como por ejemplo el trigo, produzca
grano, la mayor parte del nitrógeno que absorbe es empleado en la
producción de las enzimas fotosintetizadoras en las hojas. Sabiendo que
no es deseable añadir más nitrógeno a las plantas, los investigadores se
hicieron una pregunta simple pero crucial: "¿Podemos hacer un mejor
trabajo que la planta en la manera en que la cantidad del nitrógeno
fijado es gestionada e invertida en las diferentes proteínas
fotosintetizadoras?".
Empleando "algoritmos evolutivos", los cuales imitan a la evolución
seleccionando los rasgos deseables, el modelo se lanzó a la búsqueda de
las enzimas que, si se producían en mayor cantidad, podrían potenciar la
productividad de las plantas. Si concentraciones más altas de una enzima
respecto a las demás mejoraban la eficiencia fotosintética, el modelo
empleaba los resultados de ese experimento como punto de partida para la
siguiente generación de ensayos.
Este proceso identificó varias proteínas que podían, si estaban
presentes en mayor concentración respecto a las demás, elevar de manera
notable la productividad de la planta. Los nuevos resultados concuerdan
con los obtenidos por otros investigadores, quienes encontraron que al
elevar la concentración de una de estas proteínas en plantas
transgénicas se elevaba la productividad.
Una pregunta obvia que surge de la investigación es el por qué las
plantas no han evolucionado para ser tan eficientes como en teoría sí es
posible.
"La respuesta puede estar en el hecho de que la evolución selecciona
especies con arreglo a la supervivencia y la fecundidad, mientras que
nosotros estábamos seleccionando especies sobre la base de la
productividad", explica Long. Los cambios sugeridos en el modelo podrían
sabotear la supervivencia de una planta que viva en condiciones
silvestres, según reconoce este investigador, aunque los análisis que él
y su equipo han realizado sugieren que la especie sí sería viable en
campos agrícolas bajo el cuidado humano.
Información adicional en:
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