Rompecabezas resuelto: ¿Cómo saben las células vegetales cuándo dejar de crecer?

Ha sido Un antiguo misterio en biología: ¿cómo saben las células su tamaño?

Resulta que la respuesta estaba escondida dentro de los archivos de computadora de Robert Sablowski, donde han estado recolectando polvo virtual desde 2013. «He tenido los datos durante años y años, pero no busqué de la manera correcta» en el John Innes Center en Norwich, Inglaterra, dice Sablosky, un biólogo de células vegetales. En un proyecto anterior, estaba examinando una proteína llamada KRP4. Combinándolo con una proteína de medusa fluorescente para que brille, Sablowski pudo estudiarlo dentro de una célula vegetal, pero no tenía idea de que sería clave para comprender la regulación del tamaño celular.

Para que los organismos se desarrollen, sus células deben someterse a un patrón de crecimiento, replicación y división del ADN. Pero los científicos que estudian este proceso, conocido como ciclo celular, han notado durante mucho tiempo que las divisiones no son necesariamente idénticas: las células a menudo se dividen asimétricamente y su tamaño se corrige de alguna manera más adelante. a Un estudio publicado en Ciencias El mes pasado, Sablolowski y sus colegas revelaron cómo lo hacen las plantas: las células usan su propio ADN como una especie de taza medidora. Si bien el descubrimiento se realizó mediante el estudio de una planta llamada Arabidopsis, podría tener amplias implicaciones para comprender la regulación del tamaño de las células en animales y humanos, e incluso puede influir en el futuro de la producción de cultivos.

Determinar cómo las células evalúan su tamaño ha sido complejo, ya que la mayoría de las proteínas celulares son proporcionales al tamaño de la propia célula. Sablowski compara la situación con tratar de medirse con el brazo. «No puede hacer eso, porque su brazo está creciendo en proporción a su cuerpo», dice. «Necesitas una referencia externa para saber tu talla». Pero lo que no cambia a medida que la célula crece es su ADN. Los científicos han especulado durante mucho tiempo que una célula podría usar su ADN como indicador para medir su tamaño, pero el equipo de Sablowski es el primero en mostrar evidencia de este proceso.

dice Martin Howard del John Innes Center, quien ayudó a desarrollar los modelos matemáticos necesarios para el avance. La regulación de la forma y el tamaño es importante porque están estrechamente relacionados con el funcionamiento de una célula: es muy grande y puede ser difícil para una célula recuperar rápidamente la información de su ADN; Demasiado pequeña y la célula no tiene suficiente espacio para dividirse correctamente, lo que provoca errores de división y crecimiento que pueden provocar enfermedades.

Arabidopsis En realidad, es una maleza, según Sablowski, pero se considera un organismo modelo en biología vegetal porque es fácil de cultivar y madurar rápidamente. Esto significa que ha sido bien estudiado por otros investigadores en el campo. ‘Sociedad para Arabidopsis dice Marco Dario, un estudiante de posgrado en el Centro John Innes que diseñó y ayudó a ejecutar el experimento. «La misma configuración experimental que nos llevó tres o cuatro años; sin la comunidad, hubiéramos tardado fácilmente de 10 a 15 años».

El equipo creció ما Arabidopsis En macetas durante aproximadamente seis semanas, luego corte la punta de la planta joven en desarrollo, la parte donde aparecen nuevas hojas y flores, para observar su crecimiento continuo bajo un microscopio. Pueden rastrear la ubicación y el tamaño de cada célula en el extremo de crecimiento en diferentes etapas del ciclo celular, con un aumento de aproximadamente 1000X. Sablowski y D’Ario intercambiaron turnos, revisando las celdas cada dos horas durante el transcurso de dos días. «Teníamos el equipo y los materiales. Solo necesitábamos arremangarnos y hacer la prueba de 48 horas para obtener los datos que nadie más tiene».