A lo largo de la evolución, las plantas han mostrado una notable capacidad de adaptación para sobrevivir en entornos cambiantes. Esta adaptación se manifiesta no solo en cambios estructurales complejos, sino también en el desarrollo de diversas estrategias defensivas contra los herbívoros, que incluyen capas protectoras más resistentes, espinas y compuestos químicos disuasorios.
Un equipo de investigación liderado por el profesor asistente Makoto Shirakawa, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara (NAIST), ha identificado una sorprendente adaptación genética en el orden de las Brassicales. Este grupo de plantas crucíferas, que incluye variedades como el repollo, la mostaza y el wasabi, ha repurposed genes originalmente utilizados para el intercambio de gases en defensa contra los herbívoros.
Los hallazgos, publicados en la revista Nature Plants, revelan un mecanismo único detrás de esta adaptación evolutiva. Según el estudio, la proteína FAMA, que regula la expresión genética relacionada con el intercambio de gases, desempeña un papel dual en estas plantas. Además de controlar las células guardianas de los estomas (poros microscópicos responsables del intercambio de gases), FAMA también facilita la producción de células de mirosina, estructuras especializadas que almacenan compuestos de aceite de mostaza. Cuando la planta es dañada, estos compuestos generan un sabor fuerte y picante que ahuyenta a los herbívoros.
“Hemos identificado un gen específico llamado WASABI MAKER (WSB), que es activado directamente por FAMA y que juega un papel clave en el desarrollo de las células de mirosina”, explicó el Dr. Shirakawa. “Al estudiar las plantas carentes de WSB, descubrimos que estas células defensivas no se formaban, confirmando su papel esencial en la producción de células de mirosina”.
Además, el equipo de investigadores identificó otro gen denominado STOMATAL CARPENTER 1 (SCAP1), que también es un objetivo de FAMA. Este gen colabora con WSB en la regulación del desarrollo de las células guardianas, aunque su papel en la formación de células de mirosina parece ser secundario.
Adaptación y mejora de cultivos
El análisis evolutivo sugiere que estas vías genéticas, que originalmente ayudaron a regular el desarrollo estomático, fueron posteriormente reutilizadas para la defensa en las Brassicales. “Este descubrimiento es particularmente interesante porque destaca cómo la reutilización de genes permite a las plantas desarrollar nuevas estrategias de supervivencia sin necesidad de evolucionar genes completamente nuevos”, añadió Toshiro Ito, uno de los investigadores.
Este hallazgo abre prometedoras vías para mejorar el rendimiento de los cultivos. La modificación de reguladores genéticos clave como FAMA podría potenciar la defensa química en cultivos y hortalizas, evitando así daños por plagas. Dado que FAMA también controla el intercambio de gases, puede optimizarse para una captación eficiente de dióxido de carbono en las plantas.
Mirando hacia el futuro, los investigadores se proponen desentrañar el mecanismo mediante el cual las plantas han evolucionado para producir una amplia gama de células especializadas. El Dr. Shirakawa concluyó: “Más allá de ofrecer nuevas perspectivas para las estrategias de mejora de cultivos, creemos que nuestro trabajo futuro ayudará a responder una de las preguntas más fundamentales de la biología: ¿cómo han logrado las plantas una diversidad tan notable con un número limitado de genes?”.
Más información:
Makoto Shirakawa et al, Co-optación y neofuncionalización de ejecutores estomáticos para defensa contra herbívoros en Brassicales, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-01921-1
