Apagar la fotosíntesis en una planta suena a condena a muerte. Pero un equipo de investigadores del CSIC acaba de demostrar que no solo es posible hacerlo de forma controlada, sino también revertirlo completamente, y que durante el tiempo en que esa maquinaria fotosintética permanece inactiva, la planta puede redirigir todos sus recursos hacia algo completamente distinto: fabricar y acumular vitaminas, proteínas o grasas a demanda.
El hallazgo, publicado en portada de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), parte de una molécula sintética llamada X57, descubierta por el equipo liderado por Manuel Rodríguez Concepción (CSIC) y Jorge Lozano Juste (Universitat Politècnica de València) en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP). En un estudio anterior ya habían demostrado que X57 triplica la producción de tocoferoles (la forma vegetal de la vitamina E) en plantas. Ahora entienden por qué: la molécula no solo estimula la producción, sino que transforma por completo la identidad de los cloroplastos.
Los paneles solares de la planta convertidos en almacenes
Los cloroplastos son las estructuras celulares donde ocurre la fotosíntesis: capturan la luz solar y la convierten en energía química. Al aplicar X57, esas estructuras dejan de comportarse como centrales energéticas y cambian de identidad: pierden sus membranas tilacoidales internas (las que capturan la luz) y se reconvierten en depósitos ricos en tocoferoles. «El cambio es radical: la célula deja de priorizar la fotosíntesis y redirige sus recursos hacia la producción de antioxidantes», explicó Pablo Pérez Colao, investigador del IBMCP y autor principal del trabajo.
Lo que hace especialmente valiosa la técnica es su reversibilidad. Al retirar X57, los cloroplastos recuperan su estado original y vuelven a realizar la fotosíntesis con normalidad. Según confirma el abstract del paper en PNAS, la expresión de los genes fotosintéticos se restaura por completo tras retirar el compuesto. Eso permite usarlo de forma puntual, por ejemplo, justo antes de la cosecha, para enriquecer los frutos sin afectar el ciclo de vida de la planta.
El mecanismo: una señal entre el cloroplasto y el núcleo celular
El estudio no se limita a describir el efecto de X57, sino que identifica el mecanismo molecular que lo explica. La molécula actúa uniéndose e inhibiendo una enzima llamada SAL1, lo que provoca la acumulación de una molécula señalizadora (PAP) que viaja desde el cloroplasto hasta el núcleo celular y modifica la expresión de genes. Ese proceso reduce los niveles de citoquininas (hormonas vegetales clave para el desarrollo del cloroplasto) y desactiva factores de transcripción que mantienen la identidad fotosintética del orgánulo.
El resultado es que el cloroplasto pierde gradualmente su identidad como centro fotosintético y queda preparado para convertirse en un orgánulo de almacenamiento. La vía SAL1-PAP, confirman los autores, es el mecanismo central: los mutantes de plantas en los que SAL1 no funciona correctamente son incapaces de iniciar ese proceso de reconversión, lo que demuestra que la enzima es el punto de control clave.
Sin modificación genética: la ventaja que lo cambia todo
Desde el punto de vista de las aplicaciones agrícolas, uno de los aspectos más relevantes del hallazgo es que X57 es un compuesto químico externo que no requiere alterar el genoma de la planta. Los investigadores señalan que podría aplicarse en numerosos cultivos para activar la producción y el almacenamiento de nutrientes específicos en momentos concretos del ciclo agrícola, sin las restricciones regulatorias y sociales asociadas a los organismos genéticamente modificados.
El trabajo también reveló algo que va más allá de las aplicaciones inmediatas: usando X57 como herramienta de estudio, el equipo del IBMCP descubrió cómo las plantas transforman naturalmente sus cloroplastos en almacenes de carbohidratos, proteínas o grasas en órganos donde la fotosíntesis ya no es necesaria, como frutos, semillas y raíces. Esos mismos procesos son los que ocurren en la naturaleza cuando un tomate madura o una semilla acumula aceite, pero nunca se había podido controlarlos desde fuera con tanta precisión.
El estudio fue financiado principalmente por el programa Agroalnext, con apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación y fondos europeos NextGenerationEU, y contó con la colaboración de Michigan State University, la Universidad de Colonia y la empresa gallega GalChimia, de cuya biblioteca de compuestos proviene la molécula X57.
