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1 de Septiembre de 2019
Botánica

Un helecho que absorbe arsénico

Los genes de esta planta nos dan una pista sobre cómo limpiar la tierra y el agua.

El helecho Pteris vittata. [JODY BANKS, UNIVERSIDAD PURDUE]

Tanto las aguas subterráneas como las tierras contaminadas con arsénico afectan a millones de personas de todo el mundo; la sustancia puede producir lesiones cutáneas, cáncer y otras enfermedades si llega al agua destinada al consumo y a los cultivos. Pero el helecho chino, Pteris vittata, acumula de forma natural niveles de arsénico que matarían a la mayoría de organismos y, a pesar de ello, sigue viviendo. Desde hace mucho tiempo, el mecanismo que hay detrás de esta tolerancia constituye un auténtico rompecabezas bioquímico.

Ahora, los botánicos Jody Banks y Chao Cai, ­ambos de la Universidad Purdue, y sus colaboradores lo han ­aclarado. Y lo han hecho insertando los genes del helecho en otras plantas. Banks opina que un día los bioingenieros podrán aprovechar esta habilidad de la planta para ayudar a limpiar zonas contaminadas.

Banks ha constatado que hay tres genes de la planta que se activan más cuando esta se topa con arsénico. Para comprobar si son los responsables de la tolerancia a él, utilizó una técnica biológica habitual para desactivar cada gen en diferentes muestras (las cuales murieron cuando fueron expuestas al veneno). Después de eso, y junto a su equipo, utilizó un microscopio para localizar las proteínas que codifican estos genes en el helecho, y reconstruyeron cómo operan juntas para recoger y neutralizar el arsénico cuando este se distribuye por las hojas.

Una de las proteínas, GAPC1, se halla en la mayoría de los organismos y utiliza fosfato para ayudarles a romper los azúcares y obtener energía. El arsenato, la forma de arsénico que se encuentra en el suelo, es tóxico porque reemplaza al fosfato en este proceso e impide así la producción de energía. Pero, en el helecho, la GAPC1 tiene una estructura ligeramente diferente que le permite unirse químicamente al arsenato. Otra proteína llamada OCT4, codificada por uno de los otros genes, ayuda a transportar el arsenato a través de las membranas y a introducirlo en unas estructuras diminutas celulares llamadas vacuolas. En el interior de estas, la proteína GST (codificada por el tercer gen) transforma el arsenato en una forma llamada arsenito. Los investigadores han descubierto que las vacuolas transfieren este compuesto a partes de la planta en las que se acumula de forma segura como defensa contra insectos hambrientos. Su estudio se publicó en mayo en Current Biology.

En 2016, el bioquímico Barry Rosen, de la Universidad Internacional de Florida, que no participó en el estudio, identificó un proceso mediante el que se secuestraba y neutralizaba el veneno en una especie bacteriana tolerante al arsénico, Pseudomonas aeruginosa, que utilizaba genes casi idénticos. Mientras que el helecho atrapa arsenito en células especializadas, la bacteria lo devuelve al entorno. «La constatación de que este mecanismo tan novedoso sirve a la vez a plantas y bacterias», comenta Rosen, «demuestra que los organismos han desarrollado un modo de evitar ese arsenato tóxico».

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