Acelerar la selección natural en el laboratorio: enseñar nuevos trucos a los genes de las plantas

Los científicos llevan años afirmando que la evolución dirigida es una de las formas más eficaces de mejorar las proteínas.

Sin embargo, hasta ahora solo habíamos visto que esto se aplicaba a microbios, células animales o tubos de ensayo, lo que durante mucho tiempo había dejado fuera a los cultivos. Hasta ahora.

Investigadores en China afirman haber encontrado una manera de acelerar ese mismo proceso dentro de las hojas, algo que normalmente lleva mucho tiempo ya que las células vegetales se dividen lentamente.

Una hoja en cuatro días

El equipo responsable de estos hallazgos ha vinculado la actividad beneficiosa de un gen con la rápida copia del ADN dentro de una hoja, de modo que las mejores variantes se multiplican y las débiles desaparecen.

Dirigida por el profesor Gao Caixia del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la CAS, junto con el profesor Qiu Jinlong del Instituto de Microbiología, la investigación se presenta en forma de una plataforma llamada Geminivirus Replicon-Assisted in Planta Directed Evolution, o "GRAPE" para abreviar.

Según la investigación, este método se inspira en los geminivirus, virus de ADN de plantas conocidos por su replicación en círculo rodante, que genera numerosas copias de ADN circular. Funciona mutando un gen de interés en el laboratorio e insertando las variantes en "replicones" de ADN circular modificados genéticamente.

Según los científicos, estas bibliotecas se introducen en las hojas de Nicotiana benthamiana. Explicaron que si una variante cumple la función deseada, desencadena una mayor reproducción del replicón, lo que provoca que dicha variante se vuelva más común. De esta manera, las variantes inactivas se quedan rezagadas, y el ciclo se completa en una hoja en aproximadamente cuatro días, un tiempo rápido para las plantas, afirmaron los investigadores.

¿Una agricultura más resiliente?

El equipo de investigación argumenta que GRAPE se adapta mejor a los problemas específicos de las plantas que los sistemas que desarrollan genes en microbios porque la selección ocurre dentro de las células vegetales, y el método puede enfocarse en rasgos que dependen de la regulación de la planta.

Añaden que cualquier función que pueda acoplarse a la replicación en círculo rodante es candidata, lo que podría significar buenas noticias más allá de la inmunidad, desde proteasas para la investigación hasta rasgos futuros relevantes para la cría.

Los científicos afirman que una de las principales ventajas será la rapidez, la escalabilidad y la reducción de obstáculos al trasladar los experimentos del laboratorio al campo. De ser así, GRAPE podría convertirse en otra herramienta para acelerar la ingeniería de cultivos y, con el tiempo, lograr una agricultura más resiliente.

Referencia de la noticia

Engineered geminivirus replicons enable rapid in planta directed evolution, published in Science, 2025.