Biografia d’una planta model, ‘Arabidopsis thaliana’

Arabidopsis thaliana (L.) Heynh és una senzilla planta angiosperma, vascular i dicotiledònia, que pertany a la família de les Brassicàcies. Malgrat ser nativa d’Euràsia i del nord d’Àfricà, actualment està present a diferents regions de l’hemisferi nord. Encara que està emparentada amb altres plantes amb certa importància, com serien, per exemple, les cols o la planta de la mostassa, A. thaliana és una planta de camp que no destaca en res a primera vista. És menuda, les fulles es troben en disposició de roseta a la base i compta amb una tija allargada i simple, a més a més, no té flors cridaneres de colors vius o amb una grandària voluptuosa, ni fruits que es puguen aprofitar. Es considera una mala herba que creix on pot amb poc impacte en els ecosistemes. Pel que fa al seu ús, no té res d’interés econòmic per als humans, ni en agricultura ni com a planta ornamental.

A l’esquerra, detall de la roseta basal d’Arabidopsis thaliana, a la dreta, planta sencera. / Pere Barnola, www.floracatalana.net

Sí, no és una gran presentació, però, per què li dediquem un article? Doncs perquè el paper d’A. thaliana estava destinat a destacar en altres àmbits, per tractar-se de la planta més important pel que fa al món de la investigació en biologia vegetal, sent el model de referència per a tota classe d’investigacions. Un organisme model serveix per a entendre com funcionen els éssers vius, per tant, qualsevol organisme podria valdre, però tan sols s’escolleixen aquells que per certes característiques faciliten la feina investigadora.

I què fa que l’A. thaliana finalment haja pogut convertir-se en una planta model? Una sèrie d’avantatges i tot allò que permeten són el secret. Així, totes les investigacions es poden realitzar sota aquest model, del qual es coneix al mil·límetre el seu funcionament fisiològic, ja siga per a investigar rutes metabòliques o l’acció, funcionament o transformació de certs gens. Després, es traslladaran els resultats obtinguts a aquells organismes en els quals es vol aplicar o comprovar el resultat.

El bot a la fama

L’A. thaliana fou descoberta al segle XVI per l’alemany Johannes Thal a les muntanyes Harz, i la va nomenar Pilosella siliquosa. Com sol passar en taxonomia, temps després la planta es va canviar al nom actual, a mode d’homenatge al seu descobridor. La veritat és que aquesta espècie va passar desapercebuda fins el 1943, quan Friederich Laibach es va fixar en ella com a objecte d’estudi, arribant a obtenir els seus cinc cromosomes. A més a més, va defensar que en ella s’amagava un gran potencial pel que fa a l’estudi de mutants, cosa que no fou molt recolzada pels seus col·legues de l’època, perquè els cromosomes eren massa menuts per a poder ser observats al microscopi.

Plantes d’Arabidopsis thaliana en observació dins la càmera de creixement de la Unitat de Vol d’Hàbitat Avançat de Plantes (APH) No. 1 de la NASA, abans de la collita de la meitat de les plantes / Foto original de la NASA. Digitalitzada per Rawpixel Ltd

Tot i això, aquest va ser el primer pas per a considerar-la una possible candidata a organisme model. A les dècades posteriors, se celebraren simposis amb A. thaliana de protagonista principal, organitzats per grups d’investigació defensors de la seua importància, però com que moltes vegades el camí no és fàcil, aquestes reunions no tingueren massa transcendència. Per a veure ja alguns canvis en aquest sentit hem de viatjar als anys 80, quan comença a agafar popularitat entre els laboratoris de biologia vegetal. És cert que en aquella època hi havia altres candidats destinats a ser organismes model, a causa de la seua major influència en l’agricultura, com per exemple la dacsa o la planta del tabac, però finalment la nostra protagonista va ser la que aconseguiria establir-se com a organisme model, gràcies a, com hem dit, certs avantatges que la feien més atractiva que altres organismes.

Les qualitats d’A. thaliana

I quins eren aquests aspectes que la feien tan atractiva per als investigadors? Comencem per la funcionalitat. Es tracta d’una planta molt menuda, el que dona facilitats per a poder ser criada al laboratori sense ocupar molt d’espai. A més a més, és senzilla de germinar sobre les plaques petri. Per altra banda, té cicles vitals curts, d’aproximadament un any, que en el laboratori es poden acurtar encara més fins a les sis setmanes, per tant, es poden obtenir moltes generacions en poc de temps. Més avantatges? La seua capacitat d’autofecundació, la qual cosa ajuda als estudis de gens recessius. Finalment, també pot produir una gran quantitat de llavors. En resum, cicles de vida curts, que poden generar milers d’individus i que ocupen poc lloc en laboratoris. Què més es pot demanar?

Germinació d’A. thaliana / INRA, Jean Weber 

Doncs encara podem demanar-li més a aquest organisme, ja que una de les seues característiques més important es troba al seu interior, als gens. Per una banda, el seu genoma és dels més menuts que existeixen al món vegetal, amb tan sols uns 135 milions de parells de bases en cinc cromosomes. Per altra banda, aquest està compost d’un 85 % de gens codificants, cosa que no és molt comú, i aquest fet és un avantatge important a l’hora d’identificar i ubicar gens entre el DNA, ja que no cal furgar entre tant de material genètic irrellevant. Però, el que va ser més decisiu per triar Arabidopsis thaliana com una candidata ideal, és la facilitat que té per poder transformar els seus gens o afegir-ne de nous, mitjançant transferències de DNA utilitzant plasmidis amb l’ajuda del bacteri Agrobacterium tumefaciens. Gràcies a açò, es podien generar mutants i detectar la funció d’un gran nombre de gens. Per dir-ho d’una forma breu, els pocs gens i la facilitat per a modificar-los van ser un punt clau per a dur a A. thaliana a la fama.

Per concloure, cal afegir que a l’any 2000 es va obtenir la seqüència completa del seu genoma, gràcies a un projecte d’investigació anomenat AGI (Arabidopsis Genome Initiative) que agrupava diferents grups d’investigació arreu de tot el món. Així, va arribar a ser la primera planta i el tercer organisme pluricel·lular en tindre seqüenciat el seu genoma (els primers van ser Caenorhabditis elegans i Drosophila melanogaster). Actualment, encara es continuen els estudis amb ella, i juga un paper important en la investigació de patògens, rutes metabòliques, compostos bioquímics o en la recerca del funcionament de nous gens per a cultius més eficients, tot per poder conèixer millor les plantes. Així que a aquesta model encara li queda molt de camí per recórrer en el món de la biologia vegetal.