qué es Arabidopsis thaliana y ¿por qué les gusta tanto a los botánicos?

Organismos modelo: definición, propiedades y ejemplos

El término organismo modelo define una especie utilizada en el laboratorio para estudiar procesos biológicos, con la suposición de que el nuevo conocimiento en un sistema simple puede proporcionar información sobre mecanismos similares en otros organismos complejos. Esta expectativa se basa en el principio evolutivo de que todos los organismos vivos descienden de un ancestro común y comparten rasgos conservados que hacen posible la vida.

El famoso naturalista Charles Darwin diseñó un árbol de la vida imaginario representar gráficamente su teoría de la evolución – Todas las especies que existen descienden de unos pocos organismos ancestrales y han evolucionado con el tiempo gracias a la variación aleatoria y la selección natural. A un siglo de la publicación del libro revolucionario “Sobre el origen de las especies a través de la selección natural Los estudios genéticos modernos han encontrado evidencia de mestizaje y transferencia de genes entre especies a lo largo del tiempo y el espacio evolutivos, lo que respalda una red de vida en lugar de un árbol. Sin embargo, el concepto del Último Ancestro Común Universal (LUCA), una forma de vida con mecanismos complejos para convertir la información codificada en el ADN en ARN y proteínas (es decir, transcripción y traducción), ha dado lugar a la gran diversidad de vida en la Tierra que es todavía vivo válido.

No obstante, diferentes linajes a lo largo del árbol de la vida también han diversificado múltiples patrones de desarrollo y rutas metabólicas durante millones de años de evolución.

Los buenos modelos experimentales tienen las siguientes propiedades en común:

• fácil manejo en el laboratorio (para llevar a cabo experimentos de manera eficiente)
• tamaño pequeño (para criar más individuos en un espacio más pequeño)
• ciclo de vida corto (para estudiar varias generaciones en poco tiempo)
• altas tasas de fertilidad (para producir un gran número de descendientes para su posterior análisis)

En las ciencias de la vida, la bacteria Escherichia coli (que ocurre naturalmente en el tracto digestivo humano) y levadura en ciernes Saccharomyces cerevisiae (utilizados desde la antigüedad en la preparación de pan, cerveza y vino) se encuentran entre los sistemas modelo más utilizados para la investigación, junto con especies animales modelo Drosophila melanogaster (mosca de la fruta), Cavia Porcellus (conejillos de Indias) y Mus musculus (Ratón).

Arabidopsis thaliana: El mejor modelo para la investigación en biología vegetal

A principios del 20^el A fines del siglo XIX, los botánicos comenzaron a usar la planta con flores Arabidopsis thaliana (comúnmente conocido como thale cress o thale cress) en sus experimentos de laboratorio. Su reducido tamaño lo convierte en una gran herramienta en la investigación vegetal: Arabidopsis alcanza una altura promedio de 20-25 cm en la madurez, lo que permite a los científicos cultivar múltiples individuos en un espacio confinado (cientos de plantas en cámaras de crecimiento y miles en invernaderos). Además, Arabidopsis es una planta anual con un ciclo de vida corto: desde la germinación de la semilla hasta la madurez de la semilla toma solo 6 semanas en condiciones inductivas (días largos, 20-24 C). Por lo tanto, se pueden cultivar múltiples generaciones en menos de un año.

Otro beneficio proviene del modo de reproducción sexual: las flores se autopolinizan naturalmente y cada fruto (llamado vaina) puede contener hasta 60 semillas. Debido a que cada planta alberga múltiples vainas, los individuos producen una gran cantidad de hermanos, útiles para estudiar la separación de los rasgos de las plantas. Las semillas son muy pequeñas (250-500 μm de diámetro): aunque difíciles de manejar, su pequeño tamaño facilita el almacenamiento de grandes poblaciones Arabidopsis un gran sistema para estudiar la variación genética y fenotípica.

Desde la década de 1980 Arabidopsis ha sido adoptado en todo el mundo como un modelo popular para varias áreas de investigación de plantas (por ejemplo, estudios de genética de poblaciones y desarrollo, biología celular y molecular, genómica evolutiva, etc.), también porque es susceptible de transformación genética y fue el primer genoma de planta en Ser secuenciado se convirtió (2000). Además, las vastas colecciones de material biológico (mutantes, accesiones) y el creciente cuerpo de conjuntos de datos OMICS están disponibles públicamente para la comunidad científica.

Descubrimientos clave en Arabidopsis

En las últimas décadas, el uso de Arabidopsis ha avanzado nuestra comprensión de importantes procesos biológicos y fisiológicos, como las interacciones planta-patógeno, captura de luz, y el reloj circadiano. Aparte de eso, Arabidopsis fue fundamental en el análisis de las vías genéticas que subyacen a la formación de órganos vegetales como raíces, hojas y flores. Por ejemplo, los estudios moleculares de plantas mutantes impulsaron la conceptualización del famoso modelo ABC de formación de flores. eso explica la interacción entre los factores reguladores involucrados en el desarrollo de las estructuras reproductivas (4 sépalos, 4 pétalos, 6 estambres, 2 carpelos fusionados).

Un miembro valioso de la familia Brassicaceae

Arabidopsis es una mala hierba con una amplia distribución geográfica que también crece en los bordes de las carreteras. Aunque no es una especie relevante para la agricultura, pertenece a la familia de las mostazas, que incluye plantas de la familia de las mostazas importantes desde el punto de vista agronómico. repollo género como Brassica napus (colza), Brassica rapa (remolacha) y varias coles (col, brócoli, coliflor, coles de Bruselas). Como ejemplo de investigación aplicada, los descubrimientos en Arabidopsis han ayudado en la comprensión del desarrollo de la inflorescencia en plantas comestibles más complejas como el brócoli romanesco.

Enlaces recomendados:

TAIR – Página de inicio (arabidopsis.org)

El modelo ABC de desarrollo floral (cell.com)

Las formas fractales de coliflor surgen de interrupciones en las redes de genes florales | Ciencia