Eugenio Azpeitia, investigador del Centro de Ciencias Matemáticas Campus Morelia de la UNAM, será galardonado con el premio Les Grandes Avancées Françaises en Biologie 2022, que otorga la Academia de Ciencias de Francia y el Centro Nacional de Investigación Científica de ese país, por su estudio sobre genes florales.
El científico analizó las pequeñas bolitas que vemos en la colifor, llamadas meristemos, y descubrió que son estructuras que tienen memoria para convertirse en flores, pero no lo logran, así que se replican una y otra vez intentándolo.
El reconocimiento le será otorgado por su destacada labor en la investigación que realizó en el Laboratorio de Reproducción y Desarrollo de Plantas de la Universidad de Lyon, el cual derivó en la publicación del artículo “Surgen formas fractales de la coliflor surgen de alteraciones de las redes de genes florales” en la revista Science.
El trabajo, detalló el investigador, inició hace mucho tiempo cuando los doctores Christophe Godin y Francois Parcy discutían si dado que se sabía de la existencia de mutaciones genéticas que cambiaban flores en coliflores, esto era suficiente para comprender su origen.
Lograrlo no era sencillo y el experto en cómputo y matemáticas de la UNAM llegó a Francia en ese contexto para a hacer una estancia posdoctoral, durante la cual Christophe le propuso trabajar en el proyecto para comprender bien cómo transformar flores en coliflores.
Cinco años les llevó resolver el problema mediante modelos matemático-computacionales que permitieron aterrizar hipótesis básicas, que muchas veces son difíciles de concretar solo mediante la reflexión. El resultado de la investigación fue la capacidad de controlar los grandes cambios morfológicos que se producirán a partir de pequeñas modificaciones. Es decir el reto estaba en que un cambio mínimo tiene consecuencias muy grandes.
“El modelo que hicimos justamente incluye diferentes escalas espaciales y temporales, procesos genéticos que ocurren a escalas microscópicas, considerando el tiempo de minutos u horas, y contempla el proceso de desarrollo que transcurre en días y meses a nivel macroscópico”, detalló el investigador para la Gaceta UNAM.
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Academia de Ciencias de Francia y el secreto de la coliflor
El doctor en ciencias por el Instituto de Ecología añadió que en este caso existe un gen que al ser mutado cambia las propiedades geométricas a partir de las interacciones que tiene con un sistema mucho más complicado.
Detalló que a lo largo de su desarrollo las plantas cuentan con estructuras llamadas meristemos que producen órganos en patrones definidos en espiral, opuestos o verticilos. Sin embargo, las coliflores presentan una disposición de órganos inusual con múltiples espirales anidadas.
Para el trabajo, los investigadores trabajaron con una planta modelo llamada Arabidopsis thaliana en la que descubrieron que la peculiar estructura, similar a la coliflor, surge porque los meristemos no logran formar flores, pero mantienen la “memoria” de su paso transitorio hacia un estado floral, así que lo intentan una y otra vez, acumulándose en forma de racimos que dan lugar a estructuras similares a la coliflor.
Además, mutaciones adicionales en estos genes pueden inducir la producción de estructuras cónicas que recuerdan la llamativa forma fractal de Romanesco, por lo que el estudio reveló cómo pueden surgir formas de tipo fractal a partir de la combinación de perturbaciones clave y definidas de los programas de desarrollo floral y la dinámica de crecimiento.
El estudio es de gran relevancia debido a que casi todos los procesos biológicos son el resultado de la interacción de elementos en múltiples escalas, y si se quiere profundizar en su composición pueden estudiarse mediante métodos matemáticos computacionales que permitan hacer los acoplamientos a diferentes escalas, reflexionó Azpeitia.
“El trabajo reafirma que la Teoría de la Evolución es un proceso que no siempre ocurre a través de pasos pequeños y los cambios no necesariamente son de forma aleatoria. Además muestra que los cambios se dan por las interacciones genéticas celulares y ambientales en las que se encuentra el sistema y que nos llevan por un camino específico”, explicó el investigador.
El trabajo, añadió el experto de la UNAM, ha llamado poderosamente la atención de la comunidad científica porque logra explicar mediante un método que puede ser probado una y otra vez, algo que en apariencia es muy sencillo, esto además de la belleza estética de las espirales que tienen propiedades fractales.
Azpeitia comentó que desde la publicación del estudio en Science se han acercado a él no solo miembros de la comunidad científica, sino artistas que esperan aprovechar el trabajo para la creación de sus obras.
Por el momento, el investigador continúa trabajando con sus colegas franceses para continuar dando respuesta a las preguntas que han quedado pendientes en la investigación, por lo que inclusive ya tiene hay estudiantes de maestría interesados en colaborar con ellos.
