Científicos de Dartmouth College detectan los genes que provocan el penetrante olor de la flor cadáver -cuyo aroma recuerda a la carne podrida- y que se exhibe en invernaderos de todo el mundo. En su artículo en PNAS Nexus, el equipo de científicos dirigido por G. Eric Schaller, profesor de Ciencias Biológicas, también identifica un nuevo componente del olor de esta planta, también denominada aro gigante: una sustancia química orgánica llamada putrescina. Schaller, un biólogo molecular que estudia cómo las hormonas vegetales regulan su capacidad de crecer y responder a los cambios en su entorno, tiene un segundo empleo como escritor de ficción corta, en particular de ficción de terror. "La flor cadáver encaja bien en ambos mundos", dice en un comunicado.
Schaller y sus colaboradores aprovecharon varias flores de Morphy, la flor cadáver de 21 años de Dartmouth que se encuentra en el invernadero de ciencias de la vida, para recolectar muestras de tejido para análisis genéticos y químicos. El aro gigante no es una sola flor, sino un grupo de pequeñas flores ocultas dentro de un gigantesco tallo central llamado espádice, que puede crecer hasta 3,6 metros de alto y es la característica visual más llamativa de la planta. La planta puede pasar años sin florecer (un intervalo de 5 a 7 años es típico), pero cuando lo hace, florece de la noche a la mañana. "Las flores son raras y también de corta duración, por lo que solo tenemos una pequeña ventana para estudiar estos fenómenos", dice Schaller. Una capa con forma de pétalo con volantes en la base del espádice llamada espata se despliega para crear una copa alrededor del tallo central que es de color rojo oscuro o marrón en el interior. El espádice comienza a calentarse, elevándose hasta 11 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente, seguido poco después por la liberación del aroma característico de la planta derivado de un cóctel de compuestos apestosos a base de azufre que atraen a las moscas y los escarabajos carroñeros que ayudan a propagar la planta.
Cuando el ejemplar Morphy del invernadero de Darmouth floreció en 2016, los investigadores recolectaron nueve muestras de tejido durante tres noches a partir del momento en que la temperatura del espádice alcanzó su punto máximo: del labio y la base de la espata y de la imponente espiga del espádice conocida como apéndice. Más tarde agregaron dos muestras de hojas adicionales a su colección. Alveena Zulfiqar, una investigadora de intercambio que trabajaba en el laboratorio de Schaller en ese momento, descubrió cómo extraer ARN de alta calidad del tejido, lo que permitió al equipo realizar análisis de secuencias de ARN y determinar el papel que desempeñan los genes en el calentamiento de la planta y la causa del olor. "Esto nos ayuda a ver qué genes se están expresando y cuáles están específicamente activos cuando el apéndice se calienta y emite olor", dice Schaller. La termogénesis, o la capacidad de generar calor, es común en los animales, pero rara en las plantas. En las células animales, una clase de proteínas llamadas proteínas desacopladoras interrumpen el proceso de almacenamiento de energía química, liberándola en su lugar en forma de calor, dice Schaller. El análisis de ARN reveló que los genes asociados con las contrapartes vegetales de estas proteínas, conocidas como oxidasas alternativas, mostraron una mayor expresión en los tejidos extraídos cuando comenzó la floración, particularmente en el apéndice. También estaban activos en ese momento los genes involucrados en el transporte y metabolismo del azufre. Para rastrear los mecanismos puestos en juego por estos genes, el equipo aisló tejidos de la planta durante una floración posterior y, trabajando con colaboradores de la Universidad de Missouri, utilizó una técnica llamada espectrometría de masas para identificar y medir los niveles de diferentes aminoácidos (moléculas que forman las proteínas) en ellos. Como se predijo a partir de su análisis de ARN, detectaron altos niveles de un aminoácido que contiene azufre llamado metionina, un precursor de los compuestos a base de azufre que se vaporizan fácilmente al calentarse, produciendo olores penetrantes. Los niveles de metionina cayeron rápidamente en los tejidos extraídos unas horas más tarde. Lo que resultó sorprendente, dice Schaller, fue la detección de niveles elevados de otro aminoácido en los tejidos tomados de la espata, que sirve como precursor para la producción del compuesto, putrescina, un olor que se encuentra en los animales muertos cuando comienzan a pudrirse.
Los secretos del hedor de la flor
Este estudio es el primero en desentrañar los secretos del hedor de la flor cadáver a nivel molecular, determinar los procesos por los cuales el aro gigante regula la temperatura e identificar los roles que desempeñan las diferentes partes del racimo floral en la creación de la colonia de carroña que atrae a los polinizadores.
Morphy encierra más misterios, dice Schaller, quien ahora se centra en comprender los factores desencadenantes que predicen la floración y si los especímenes alojados juntos podrían sincronizar las floraciones para aumentar colectivamente el nivel de olor y atraer aún más polinizadores.
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