Nos organismos vivos, o desenvolvemento é unha combinación de múltiples procesos coordinados que interactúan no tempo e no espazo ao longo do crecemento. Unha nota falsa na delicada sinfonía pode ter consecuencias catastróficas. Non obstante, a partitura precisa desta música biolóxica adoita ser un misterio para os científicos. Unha solución é utilizar técnicas de microscopía avanzadas para observar o crecemento de órganos en tempo real. O desafío é que tales enfoques non son adecuados para un seguimento a longo prazo. Ademais, poden estresar órganos, perturbando o desenvolvemento.
Para abordar esta cuestión, os investigadores do INRAE desenvolveron un método único que aplicaron ás plantas. En primeiro lugar, baseándose en numerosas plantas individuais, os científicos fotografian follas que representan a gama de etapas de desenvolvemento. Aplicando algoritmos dirixidos a este catálogo de fotos, é posible asignarlle unha idade a cada unha folla e reconstruír o desenvolvemento ao longo do tempo. Para axudalos nesta tarefa, os investigadores explotan un programa de software de código aberto, MorphoLeaf, que desenvolveron en 2016 en colaboración coa ENS de Lyon.
O seguinte paso foi utilizar o método para documentar exhaustivamente o desenvolvemento das follas na planta modelo Arabidopsis thaliana. Durante un período de varias semanas, os científicos recolleron follas de centos de especies silvestres e cepas mutantes; este último presentaba modificacións xenéticas que afectaban forma de folla. Unha vantaxe importante deste método é a súa facilidade de implementación: non require ningún equipo sofisticado. De feito, utilizouse un microscopio estándar para tomar fotografías das etapas de desenvolvemento anteriores (tamaño da folla < 0.1 mm) e un escáner plano para as etapas posteriores de desenvolvemento (tamaño da folla > 1 cm).
https://www.youtube.com/embed/UU2YahNiTpI?color=whiteReconstructing the complete story of leaf development. Credit: INRAE – Jasmine Burguet
As imaxes contaron unha historia precisa do desenvolvemento das follas, aclarando puntos clave no espazo e no tempo que contribúen moito ao desenvolvemento en xeral. Notablemente, a análise revelou que as plantas de tipo salvaxe e mutantes poden ter traxectorias de desenvolvemento temperás idénticas que logo diverxen en etapas posteriores específicas.
Esta comprensión detallada do desenvolvemento das plantas pode informar as estratexias futuras para optimizar o crecemento das plantas. O enfoque dos investigadores é extremadamente flexible e pódese adaptar a calquera tipo de órgano, incluídos os animais. Podería ser así un ferramenta valiosa en estudos que buscan desmitificar órganos e organismos desenvolvemento.
O estudo publícase na revista Bioloxía vexetal cuantitativa.