miércoles, 17 de enero de 2018

Yo quiero ser Genético Molecular de Plantas - José Pío Beltrán Porter

Y yo quiero ser...Genético Molecular de Plantas
(Por José Pío Beltrán Porter)

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Desde Yo quiero ser genético molecular de plantas. En mi caso esta afirmación fue más un punto de llegada que un arranque vital. Siempre me ha sorprendido conocer que algún artista o científico relevante sabía lo que quería ser de mayor a edades tan tempranas como los tres o cuatro años. Yo no lo sabía. Nací en una familia de químicos y de  profesores por lo que pronto me familiaricé con el uso de batas blancas y con los olores a productos químicos cuando acompañaba a mi padre, algún domingo, al laboratorio de Química Inorgánica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valencia. Allí pude observar a profesionales como el soplador de vidrio que fabricaba ad hoc los instrumentos para realizar las reacciones químicas de síntesis o de análisis de productos. Aquel era un mundo mágico. Estudié Ciencias Químicas y aunque yo entonces no lo sabía, resultó ser muy recomendable para investigar en Biología Molecular.

Los productos naturales obtenidos de las plantas llamaron mi atención y despertaron el interés por conocer cómo y porqué producían las plantas sustancias con propiedades tan interesantes como las del ácido salicílico. Estaba decidido, realicé el doctorado en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA) del CSIC investigando los cambios metabólicos producidos en los naranjos cuando los infectaba el virus de la tristeza. Tratamos de entender la biosíntesis de la callosa, un polisacárido que obtura los vasos floemáticos de los cítricos en respuesta a la infección. Como consecuencia de ello, los árboles siguen absorbiendo agua y nutrientes del suelo a través del xylema pero no pueden enviar las sustancias necesarias para el desarrollo de las propias raíces. Resultado fatal, los árboles se mueren. Aprendí mucha enzimología de la mano de Juan Carbonell, discípulo del bioquímico español Alberto Sols. Durante la Tesis también aprendí los fundamentos del método científico, cómo plantear hipótesis y cuestiones concretas que se puedan someter a experimentación, a realizar observaciones cuidadosas en condiciones que se puedan repetir por otros y que sirvan para su corroboración o refutación. Aprendí el valor de la duda, del cuestionamiento. También a evaluar la idoneidad del sistema experimental para responder con rigor a las cuestiones planteadas. Sobre todo aprendí que quería dedicar mi vida a la investigación del mundo de las plantas.

Trabajar con árboles a nivel bioquímico era complicado, así que seguí mi camino cambiando de sistema experimental y de problema. Me desplacé a la Montana State University para estudiar con Gary A. Strobel una enfermedad fúngica de la cebada causada por Rynchosporium secalis. El hongo patógeno producía toxinas  que reconocían receptores en las membranas celulares de las hojas de la cebada causando lesiones que reducían las cosechas. De nuevo, aprendí mucha bioquímica y muchas técnicas de aislamiento de sustancias y el uso de materiales radiactivos en el estudio de las interacciones toxina receptor. Una dificultad del trabajo consistía en la capacidad de mutar que tenía el hongo patógeno mientras lo cultivábamos en el laboratorio. A esto se añadía que las distintas variedades de cebada modificaban su susceptibilidad al patógeno. Aprendí que los genomas de las plantas y de los patógenos son flexibles y cambiantes, de forma que el concepto de resistencia a una plaga era temporal. Entre las poblaciones de patógenos siempre se generaba una estirpe capaz de vencer la resistencia de la planta huésped.

Volví a España tras dos años en Estados Unidos y tras pasar por el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valencia me incorporé a la Unidad de Biología Molecular y Celular de Plantas del (IATA) en el CSIC en Valencia. Allí llamó mi atención un sistema experimental desarrollado por José Luis García Martínez para estudiar el control hormonal del desarrollo de frutos.  Las flores emasculadas de la planta de guisante tratadas con giberelinas producían frutos partenocárpicos indistinguibles de los obtenidos por fertilización salvo por la ausencia de semillas. Me propuse comprender los mecanismos de control de la entrada de asimilados en los frutos ya que podría descubrir principios básicos de la productividad de las plantas. De nuevo realicé múltiples experimentos de carácter fisiológico y bioquímico. Recuerdo con especial emoción los que realicé junto a Siegfried Jahnke en la Universität Essen utilizando plantas intactas de guisante a las que suministrábamos CO2 marcado con C11, un isótopo de vida muy corta producido en el ciclotrón médico del Klinikum. Era el sistema experimental perfecto para estudios de fisiología. Las hojas de guisante incorporaban el CO2 y producían sacarosa marcada con C11 que se movía por la planta para nutrir sus distintas partes. Nosotros tratábamos los ovarios con hormonas y estudiábamos su efecto sobre la distribución de asimilados mediante detectores externos que medían la radiactividad en las partes de la planta que deseábamos. Al cabo de tan sólo dos horas la planta estaba libre de radiactividad y podíamos comenzar otro experimento: la misma planta podía servir de control de sí misma comparando los resultados con los del experimento siguiente.

A principios de la década de 1980 se había producido un descubrimiento que cambiaría por completo la forma de estudiar la biología de las plantas. Jeff Schell y Marc Van Montagu en Europa y Mary D. Chilton en Estados Unidos explicaron el mecanismo molecular por el que la bacteria Agrobacterium tumefaciens era capaz de transferir genes bacterianos al genoma de las plantas. Nacía la genética reversa. Disponiendo de genes aislados en el laboratorio era posible introducirlos en las plantas y desvelar su función observando los efectos que causaban. Decidí que quería aprender este abordaje experimental y me trasladé al Max Planck Institut für Züchtungsforschung de Köln para trabajar con Heinz Saedler, Hans Sommer y Zsusanna Schwarz-Sommer en genética molecular del desarrollo floral. Abordamos el estudio de un mutante homeótico floral de Antirrhinum majus denominado Deficiens que desarrollaba sépalos en lugar de pétalos y carpelos en lugar de estambres. Era increíble, la mutación en un sólo gen provocaba esos cambios de identidad tan drásticos. Disponíamos de una serie alélica, fundamental para facilitar el análisis genético y en la planta había elementos transponibles activos que permitían el etiquetado de genes. No fue fácil.

Tras más de un año de experimentación extenuante conservo el recuerdo de la noche, cuando ya de madrugada, me di cuenta de que había realizado el experimento fundamental y tenía la prueba de que habíamos aislado el gen Deficiens. Es difícil explicar la emoción que sentí: me veo dando saltos de alegría en el laboratorio, sentía un hormigueo especial en los dedos. Estaba solo y no pude marcharme a dormir, esperé hasta que llegaron mis compañeros por la mañana para enseñarles los resultados y discutirlos. Fue maravilloso. Nuestro trabajo supuso, como reconocería la revista Nature, el comienzo de un nuevo campo científico, la genética molecular de las mutaciones homeóticas del desarrollo floral, que muy pronto daría lugar al conocido modelo ABC tras la incorporación al estudio del sistema experimental basado en Arabidopsis thaliana. A mí regreso a España, tras dos años, dediqué mi laboratorio al análisis genético y molecular del desarrollo floral en leguminosas campo en el que nos hemos convertido en un laboratorio de referencia internacional. Hemos aprendido mucho de duplicaciones génicas y de evolución floral en leguminosas y también hemos desarrollado herramientas biotecnológicas que nos permiten producir cosechas híbridas, aumentar el número de flores o producir frutos sin semillas. Actualmente estamos centrados en descubrir cómo producir más a partir de las plantas utilizando menos recursos y en condiciones ambientales desfavorables. Apasionante, quién me lo iba a decir cuando terminé mis estudios de Química.

Todo ha sido posible porque he tenido grandes maestros y grandes discípulos.

José Pío Beltrán Porter
Doctor en Ciencias Químicas
Profesor de Investigación del CSIC, Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP UPV-CSIC), Valencia.

Escucha música mientras lees.


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