Hipótesis: las plantas recuerdan el invierno gracias a los priones

Estamos aprendiendo a mirar a las plantas de otra manera. En ciencia nos gusta volver la vista atrás hacia los clásicos para descubrir que algunos genios de la antigüedad ya habían intuido lo que hoy estamos redescubriendo. Pero en este caso hay que quitarle la razón a Aristóteles cuando diferenciaba a los animales de las plantas por el hecho de que estas últimas carecen de percepción.

Una flor de ‘Arabidopsis thaliana’. Imagen de Wikipedia.

Las plantas tienen un complejo sistema de cognición que solo hemos empezado a conocer en los últimos años. Poseen más sentidos que nosotros, procesan la información recibida, se comunican con sus semejantes y con otras especies, y en función de todo ello toman decisiones. Son inteligentes, y los científicos que trabajan en el nuevo y revolucionario campo que denominan neurobiología vegetal aconsejan abandonar nuestros conceptos neurocéntricos cuando nos referimos a una cualidad muy extendida en el mundo vivo llamada inteligencia. Las plantas no tienen mente, como también carecen de otros de nuestros sistemas, pero esto no implica que no puedan hacer muchas de las mismas cosas que nosotros hacemos empleando soluciones evolutivas diferentes.

Entre estas nuevas y sorprendentes capacidades de los vegetales descubiertas en los últimos años está la memoria. Las plantas recuerdan condiciones climáticas pasadas y ataques de herbívoros, y sus respuestas actuales vienen condicionadas por esos hechos del pasado. Pero ¿cómo lo logran? Como ya expliqué ayer, aún ni siquiera sabemos con toda claridad cómo nosotros somos capaces de mantener una memoria a largo plazo. Como decía un estudio que cité ayer sobre los mecanismos de la memoria en la mosca Drosophila, «una vieja incógnita en el estudio de la memoria a largo plazo es cómo el rastro de un recuerdo persiste durante años cuando las proteínas que iniciaron el proceso se reciclan y desaparecen en cuestión de días».

Y como expuse ayer, una nueva hipótesis propone que en esto tienen algo que ver los priones, proteínas que conocemos como agentes patógenos en el mal de las vacas locas y su variante humana, pero que como moléculas capaces de perpetuarse tienen el don de la eterna juventud. Ayer mencioné como ejemplo las moscas y la liebre de mar Aplysia. Pero este último caso no se estudió directamente en el molusco, sino que se extrajo su proteína y se analizó en la levadura.

¿Por qué en la levadura? Estos hongos unicelulares son muy utilizados como organismos de laboratorio porque sus células se parecen a las nuestras y es muy fácil cultivarlos. Pero es que además, las levaduras también tienen priones. De hecho, fue con un prión de levadura como se demostró por primera vez que estas proteínas se comportan como agentes infecciosos sin ningún tipo de material genético, algo que parecía imposible.

En las levaduras fue también donde empezó a demostrarse que los priones no son siempre tan malvados como el de las vacas locas. De hecho, los priones de las levaduras se descubrieron como factores heredables que no pasan por el genoma y que confieren ciertas ventajas frente a condiciones ambientales adversas. Durante años se pensó que esto era un raro efecto en las levaduras cultivadas en laboratorio, pero en 2012 la investigadora del Instituto Whitehead de Cambridge (EEUU) Susan Lindquist demostró que las levaduras en la naturaleza utilizan los priones como mecanismo habitual de herencia de ventajas adaptativas.

Lindquist es pionera en la investigación de los priones y en su posible función en la memoria. Suyo es el descubrimiento de que este es un mecanismo de herencia en levaduras, y fue también coautora del trabajo que demostró el carácter priónico de la proteína de la liebre de mar implicada en la memoria. Tal como hizo al probar la proteína del molusco marino en las levaduras, recientemente se ha fijado en otro gran dominio de los seres vivos en el que aún se desconoce por completo la posible existencia de priones. Y así regresamos a las plantas.

¿Tienen priones las plantas? Y si es así, ¿con qué fin? Para responder a estas preguntas, Lindquist y sus colaboradores repasaron las secuencias ya conocidas de multitud de proteínas de la planta Arabidopsis, el ratón vegetal de los laboratorios. De todas ellas, se quedaron con 474 que parecían contener secuencias típicas de los priones. De estas, a su vez, eligieron tres que en la planta participan en el mecanismo de floración, un proceso regulado por factores internos y externos.

Levaduras cultivadas en el experimento de Lindquist. El tono más claro (4) indica mayor actividad priónica. Imagen de PNAS.

Y con estas tres proteínas, ¡a las levaduras! Lindquist y su equipo insertaron las proteínas en el hongo y a continuación estudiaron cómo se comportaban. El resultado del estudio, publicado en PNAS, es que al menos una proteína llamada Luminidependens (LD) cumple a la perfección el perfil de un prión, con toda la pinta de poseer una función biológica concreta en las plantas. Esto da respuesta a la primera pregunta: sí, las plantas tienen priones. En esto tampoco son diferentes de otros organismos estudiados, incluidos nosotros.

La respuesta a la segunda pregunta aún es una incógnita. La levadura permite determinar si una proteína extraña a ella es un prión, aunque no sirve para estudiar su función natural; esto habrá que determinarlo en la misma planta. Pero Lindquist eligió proteínas implicadas en la floración por un motivo: su hipótesis es que los priones también actúan como memoria molecular en las plantas. El fin del invierno dispara la señal de la floración, pero las plantas son capaces de distinguir entre la estación prolongada y una sola noche de frío ocasional durante la primavera; de alguna manera, conservan una memoria a largo plazo del invierno una vez que ha terminado.

Y esta memoria a largo plazo de las plantas, sospecha Lindquist, podría residir en los priones, del mismo modo que estas proteínas parecen intervenir en el mantenimiento de nuestros recuerdos. En su estudio, la investigadora y sus colaboradores escriben: «Aún deberá determinarse si la proteína LD experimenta un cambio conformacional priónico y biológicamente significativo que desempeñe un papel en la decisión de la floración en las plantas». Seguro que este trabajo ya está en marcha. Y si llega a demostrarse que los priones actúan como mecanismo universal de memoria, no solo se rifará un Nobel, sino que habrá una razón más para mirar a las plantas de otra manera. Aristóteles no daría crédito.

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