Las olas de calor acechan a los cultivos en todo el mundo. Mientras la temperatura media global aumenta cada año, la científica marplatense del CONICET Gabriela Pagnussat encontró una manera de que las plantas no mueran frente al estrés por calor. Diseñó, junto a su equipo de trabajo en el Instituto de Investigaciones Biológicas (IIB, CONICET-UNMDP), un camino para modificar sus genes y dotarlas de “memoria del estrés térmico”, lo que significa que estas plantas nacen aclimatadas a las altas temperaturas.
Por su descubrimiento, que promete ser una solución biotecnológica al problema mundial de la pérdida del rendimiento en las cosechas, recibió el Premio L´oréal-UNESCO 2025 “Por las mujeres en la ciencia” en colaboración con CONICET, lo que le permitirá dar el próximo paso en su investigación y validar en desarrollo en plantas de arroz y de soja.
“En el mundo, por cada grado de incremento de temperatura media global se pierde entre el tres y el diez por ciento de la producción, lo que significa más de cuarenta mil millones de dólares de pérdidas de manera directa cada año y otros sesenta de manera indirecta”, asegura la científica de 53 años que acaba de ser premiada por su proyecto, que se titula “Hacia cultivos resistentes a las olas de calor: Activación del factor de splicing SWAP mediante tecnología CRISPR-dCAS9”.
El proyecto consiste en desarrollar líneas de plantas con capacidad para tolerar estrés por altas temperaturas que en un futuro puedan extrapolarse a cultivos agronómicos de alto valor, para mejorar su adaptación a eventos de calor extremo y su productividad. “Encontrar los mecanismos moleculares de respuesta al calor –dice Pagnussat- nos va a permitir brindar herramientas biotecnológicas para que los cultivos del futuro sean más sustentables”.
A la vanguardia
El momento bisagra en el camino de Pagnussat hacia el diseño de plantas resistentes al calor ocurrió en el año 2012, durante un congreso al que la científica asistió en Washington DC. Allí conoció a un colega de la Universidad de Columbia que acababa de describir un nuevo mecanismo a través del cual las células tumorales mueren en los seres humanos. A Pagnussat se le ocurrió traspolar el descubrimiento de las células tumorales en seres humanos hacia las plantas. Ya de regreso a su laboratorio, junto a sus colegas del CONICET Ayelén Distéfano y Victoria Martin, sometió a un grupo de plantas en las que había inhibido el mismo camino de muerte celular que había descripto su colega de la Universidad de Columbia, a una temperatura de 55 grados centígrados, y dejó otro grupo de plantas sin tratar. Encerradas en el laboratorio frente a su experimento, comenzaron a ver que las plantas tratadas sobrevivían, y las que no habían sido tratadas, morían. “´No puede ser´, decíamos con Victoria y Ayelén, y lo repetíamos una y otra vez y siempre nos daba igual. Si sometíamos a las plantas a otro factor de estrés, como la sequía, no funcionaba: las plantas se morían. Ahí nos dimos cuenta que estábamos frente a algo muy diferente”, recuerda la científica, “algo que nos permitía actuar puntualmente contra el calor”.
El mecanismo que lograron inhibir se llama “ferroptosis”: un proceso de muerte celular que depende del hierro, y se dispara específicamente por calor. Ese descubrimiento lo publicaron en el año 2017 en un paper que fue portada de la revista Journal of Cell Biology“
A partir de este descubrimiento empezamos a ver que en otras especies ocurría lo mismo, de hecho hay grupos que reportaron un mecanismo similar en otras especies, y también vimos que ocurre en algas unicelulares, y en bacterias fotosintéticas, es decir que es un mecanismo muy conservado. Eso nos dio la pauta de que se podía replicar teóricamente en cualquier planta. En cualquier cultivo nosotros podríamos detener este mecanismo de muerte celular y obtener plantas resistentes a las altas temperaturas”, señala la científica laureada.
Para frenar la ferroptosis, la científica llegó a SWAP: un gen que participa en un mecanismo molecular que se llama Splicing y que aparece cuando se inhibe la muerte celular que es afectada por el calor en las plantas. Al activar “SWAP le conferimos a las plantas como una ´memoria del estrés térmico´.. Al modificar la transcripción de SWAP, lo que nosotros modificamos es esa memoria”. Para “prender” SWAP, es decir que estas plantas tengan este mecanismo encendido sin un estrés o una preaclimatación, utilizaron una tecnología para modificar genes llamada CRISPR-dCAS9. “Sería como implantarles una memoria artificial: transformamos a todas las plantas en plantas que recuerdan un calor que nunca antes vivieron. Eso las hace nacer preparadas para las altas temperaturas”, indica Pagnussat. “En lenguaje científico, esa es la gran hipótesis de nuestro proyecto: que si nosotros tenemos prendido SWAP, aun cuando las plantas no estén sometidas a ningún tipo de estrés, estamos preparando a esta planta para cuando venga una ola de calor”, detalla.
Y subraya: “El hecho de que este mecanismo solamente responda al calor es además una ventaja. Sabemos que si modificamos genéticamente la planta para que subsista al calor, no vamos a afectar otras funciones de la planta, su desarrollo o crecimiento. Este descubrimiento nos posiciona en un lugar clave para una innovación tecnológica. Obtenemos plantas que ya desde la semilla tienen ese gen SWAP activado, es decir, una planta preparada para soportar las altas temperaturas todo el tiempo, aunque no haya sido aclimatada”, dice Pagnussat, que creó recientemente la Empresa de Base Tecnológica llamada Thermoreleaf, para continuar el camino hacia la creación de plantas resistentes al calor.