Respuestas quimio diversas del sistema celular a la radiación UV en un alga emparentada con las plantas terrestres
Un nuevo estudio arroja luz sobre cómo sobrevivieron los antepasados de las modernas plantas terrestres a uno de los aspectos más difíciles de la vida fuera del agua: la exposición a la dañina radiación ultravioleta (UV).
Al examinar un alga microscópica estrechamente relacionada con las primeras plantas terrestres, los investigadores han descubierto un sofisticado y dinámico sistema para hacer frente a las quemaduras solares, un sistema que probablemente ayudó a las plantas a colonizar la tierra hace más de 500 millones de años.
Cuando las plantas se trasladaron por primera vez del agua a la tierra, se enfrentaron a una serie de nuevos factores de estrés, como la deshidratación, las fluctuaciones de temperatura y la intensa luz solar. Entre estos, la radiación ultravioleta representaba una grave amenaza, capaz de dañar el ADN, las proteínas y las estructuras celulares. Comprender cómo afrontaron este desafío las primeras plantas ha sido durante mucho tiempo una cuestión clave en la biología evolutiva.
Para investigar, el equipo de investigación estudió Mesotaenium endlicherianum, un alga verde unicelular perteneciente a las zygnematofitas, los parientes más cercanos conocidos de las plantas terrestres. Debido a esta posición evolutiva, estas algas ofrecen una perspectiva única del conjunto de herramientas biológicas que pudieron haber permitido a las primeras plantas sobrevivir en tierra.
Imagen derecha: La imagen del microscopio confocal muestra el aspecto agrupado de las células de Mesotaenium tras la exposición a la luz ultravioleta; el plastidio presenta autofluorescencia roja y la pared celular se tiñó con un colorante cian. Créditos: Cäcilia Kunz, Tatyana Darienko, Jan de Vries
Las células se adaptaron rápidamente a la defensa
Al exponerse en el laboratorio a la radiación UV-B, las células de Mesotaenium reaccionaron casi de inmediato. En el plazo de una hora, su eficiencia fotosintética disminuyó significativamente, lo que indica estrés. Al mismo tiempo, las células comenzaron a reorganizarse internamente, formando compartimentos especializados llamados vacuolas y alterando la posición de sus cloroplastos, estructuras responsables de la fotosíntesis.
"Estos cambios sugieren que las células se están protegiendo activamente, posiblemente reduciendo la absorción de luz y compartimentando los subproductos dañinos", explica Cäcilia Kunz, primera autora e investigadora principal de doctorado en la Universidad de Göttingen.
Imagen derecha: La investigadora de doctorado y primera autora, Cäcilia Kunz, durante un experimento realizado para la elaboración de este artículo, que muestra la configuración durante la pandemia de Covid-19.
Aparece un antiguo conjunto de mecanismos de respuesta al estrés
A nivel genético, las algas activaron una amplia gama de genes de respuesta al estrés. Muchos de estos genes también se encuentran en las plantas terrestres modernas, lo que indica un sistema altamente conservado que precede a la transición a la vida terrestre. Esto incluía proteínas sensibles a los rayos UV que detectan la radiación dañina, vías que transmiten señales de estrés, maquinaria de reparación del ADN para el daño inducido por los rayos UV y reguladores de la fotosíntesis que ajustan la producción de energía bajo estrés.
El estudio también identificó la activación de redes de señalización de quinasas —"centrales" moleculares que coordinan las respuestas celulares—, así como elementos vinculados a las vías de señalización hormonal conocidas en las plantas terrestres.
Más allá de las respuestas genéticas, Mesotaenium produjo una amplia gama de compuestos químicos en respuesta a la exposición a los rayos UV. Muchos de ellos pertenecen a una clase llamada fenoles, conocidos en las plantas terrestres por actuar como protectores solares contra los rayos UV y antioxidantes.
"También encontramos una serie de derivados químicos previamente desconocidos, lo que sugiere la presencia de vías metabólicas únicas e inexploradas", afirma de Vries.
Imagen: Respuestas quimio diversas del sistema celular a la radiación UV en un alga emparentada con las plantas terrestres. Crédito: Current Biology (2026). DOI: 10.1016/j.cub.2026.04.015
Claves para cultivos bajo estrés
"Este estudio proporciona un modelo integral de cómo respondieron a la radiación UV los primeros parientes de las plantas", concluye Kunz. "Es probable que muchos de estos mecanismos ya existieran antes de que las plantas colonizaran la tierra, sentando así las bases de la vida terrestre".
Comprender cómo se adaptaron a la radiación UV las primeras plantas no solo responde a preguntas fundamentales sobre la evolución, sino que también tiene implicaciones actuales. El conocimiento de los mecanismos de tolerancia al estrés podría contribuir a la mejora de los cultivos, especialmente a medida que las plantas se enfrentan a factores de estrés ambiental cada vez mayores.
Los resultados se publican en la revista Current Biology: Chemodiverse cell system responses to UV in an algal sister of land plants
