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¿Te imaginas que algún día los científicos logren producir órganos o incluso individuos enteros en frasquitos dentro del laboratorio?

Si bien esto suena como la escena de una película de ciencia ficción, la realidad es que esto ya es posible… Al menos para órganos vegetales.

Este increíble resultado es gracias una herramienta biotecnológica conocida como cultivo de tejidos vegetales (CTV), que, a grandes rasgos, consiste en el crecimiento de células u órganos vegetales en un medio artificial a partir del fragmento de una planta.

Esta herramienta se basa en una propiedad de las células vegetales llamada totipotencialidad, que es la capacidad que tienen de generar cualquier tipo de tejido. Este fenómeno lo podemos ver en el día a día, por ejemplo, cuando cortamos el brote de una planta, lo ponemos en agua y al poco tiempo vemos que le empiezan a salir raíces. Para ello, las células que se encuentran diferenciadas, es decir, que tienen características particulares que las hacen formar parte del tallo, pierden estas características (o sea, se desdiferencían) y adquieren características propias de la raíz. Si bien este proceso no es exclusivo de células vegetales (ver artículo Procedimientos para llegar a un estado pluripotente), con el ejemplo anterior podemos decir que es relativamente más sencillo para este tipo de células. 

Figura 1. Plantas cultivadas in vitro.

El CTV permite acelerar o facilitar el proceso de desdiferenciación, así como dirigir la diferenciación mediante señales químicas para formar distintos órganos, como tallos, hojas, raíces, frutos, acelerar la maduración de la planta, y hasta producir algún compuesto particular (Figura 1). El secreto para lograr todo esto se encuentra en la composición del medio de cultivo, el cual contiene todo lo necesario para que las células puedan crecer: agua, una fuente de carbono, micro y macronutrientes, vitaminas y minerales, así como factores de crecimiento. Éstos últimos, también llamados fitohormonas, son compuestos que le indican a la planta hacia donde dirigir su crecimiento, por ejemplo, si debe producir raíz, hojas o flores. 

La concentración y proporción en que se encuentran todos estos compuestos en el medio, así como el control de factores externos como temperatura, luz y humedad, son determinantes para producir el tejido o compuesto de interés. Pareciera que con esta herramienta nos pudiéramos comunicar con las células de la planta para pedirle que haga algo y darle todas las herramientas para que lo logre. 

Figura 2. A. Callo de células vegetales no diferenciadas producido a partir de un fragmento de tallo. B. Embriones desarrollados a partir de células de callo. Fotografía por Depresión Sináptica.

De esta forma, con el CTV se puede inducir la formación de tejidos a partir de dos mecanismos, conocidos como organogénesis y embriogénesis. Como su nombre lo indica, la organogénesis se refiere a la formación de órganos, tales como raíces, tallos, hojas y otras estructuras; mientras que la embriogénesis se refiere a la formación de embriones capaces de germinar y dar origen a una planta completa (Figura 2B). Además, se puede inducir el crecimiento de células que permanecen en un estado no diferenciado, formando una estructura llamada “callo” (Figura 2A), el cual se suele usar como “stock” de células para trabajar después. Por ejemplo, se pueden tomar células del callo, trasplantarlas a otro medio e inducir su diferenciación (por el proceso de organogénesis o embriogénesis indirecta), o bien, inducir la producción de algún compuesto vegetal, como pueden ser pigmentos o metabolitos (Figura 3).

Figura 3. Inducción de producción de pigmentos en células de callo. Fotografía por Depresión Sináptica.

El CTV muestra algunas ventajas sobre el “cultivo tradicional” de plantas, por ejemplo, que requiere menos espacio, se pueden generar una gran cantidad de plantas a partir de una sola, se pueden obtener embriones sin necesidad de que ocurra fecundación (por lo tanto no depende del tiempo de floración, viabilidad de las semillas o la germinación), y así producir plantas completas más rápidamente, que además conservan las características de la planta de interés. Sin embargo, cabe destacar que los costos de producción pueden elevarse, ya que se requiere el uso de reactivos específicos y la infraestructura adecuada que permita trabajar en condiciones de asepsia (para evitar la contaminación de cultivos), así como cámaras de crecimiento que permitan controlar la luz, humedad y temperatura. Además, las plantas que se producen in vitro suelen ser muy sensibles a los cambios ambientales, ya que durante todo su desarrollo han vivido en condiciones muy “cómodas” en el medio de cultivo proporcionado para su crecimiento, por lo que necesitan un periodo de aclimatación para que se acostumbren a condiciones más “naturales”, como es el crecimiento en tierra o la exposición al sol. 

La variedad de aplicaciones que se le han dado a esta herramienta es enorme, y van desde la investigación hasta la industria. Por ejemplo, se suele usar para estudiar la fisiología celular de las plantas y los factores que las afectan, tanto exógenos (luz, humedad, nutrientes) como endógenos (factores genéticos, metabólicos); así como para la inducción de modificaciones genéticas que le den características particulares a la planta. También se puede estimular la producción de ciertos metabolitos, algunos de interés farmacológico como es el caso del taxol, un anticancerígeno obtenido de la familia de coníferas Taxaceae. Además esta herramienta ha tenido un papel muy importante en la propagación, ya que permite el crecimiento acelerado y a gran escala de plantas de interés comercial o para la conservación de especies amenazadas. 

Estos son solo algunos ejemplos de todo lo que se puede hacer con esta herramienta biotecnológica, que nos muestran la increíble capacidad de las plantas para crear casi cualquier cosa si le damos las señales y los medios adecuados para hacerlo.

¿Quieres saber más?

Barrales-Cureño, H., et al. (2016), “Generalidades del fármaco Taxol: una revisión sistemática“, Revista Médica de la Universidad Veracruzana, 16 (1): 75-91.

Intesaful Haque, Md, et al. (2022), “Chapter 1 – A general introduction to and background of plant tissue culture: Past, current, and future aspects” en Advances in Plant Tissue Culture, Academic Press, 1-30. 

Desai, P., et al. (2022), “Chapter 5 – Plant tissue culture: Somatic embryogenesis and organogenesis” en Advances in Plant Tissue Culture, Academic Press, 109-130.

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Depresión Sináptica Contributor
Colaboradora en La BioZona

Soy Depresión Sináptica, bióloga egresada de la Facultad de Ciencias de la UNAM y actualmente estudio la maestría en Neurobiología. Soy originaria de la Ciudad de México. Amo los gatos, me encantan las plantitas y todo lo relacionado con neurociencias <3 Mi sueño de niña era ser científica y cuando entré a biología no sabía que esta carrera me ayudaría a encaminarme para poder cumplirlo. Durante la carrera me enamoré de la biología molecular y celular, fisiología de plantas y neurobiología. Me interesa poder entender cómo nuestras acciones tienen un fundamento en lo que pasa dentro de nuestro sistema nervioso, sobre todo a nivel neuronal. Actualmente estudio la participación de un grupo de proteínas llamadas neurotrofinas en el fortalecimiento de la memoria.

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