Estudio de caso: Investigación genética sobre el mecanismo de generación de calor en las plantas

El uso de cámaras térmicas puede llevar al descubrimiento rápido de nuevas plantas exotérmicas

El Instituto de Investigación de ADN Kazusa se fundó en 1994 como la primera instalación del mundo especializada en investigación relacionada con el ADN. La misión del instituto es contribuir ampliamente a diversos campos como medicina, agricultura, industria y educación, al tiempo que es vanguardia a nivel mundial en actividades de investigación de ADN.

El Dr. Mitsuhiko Sato, investigador de proyectos especializado en biología evolutiva, quería contar con un método para observar y registrar los cambios de temperatura en las plantas que generan calor sin alterarlas. Recientemente compró una cámara termográfica Teledyne FLIR T530 para su investigación.

El Instituto de Investigación de ADN Kazusa y el Dr. Mitsuhiko Sato

Investigación de los cambios de temperatura en una col de mofeta, una planta exotérmica

Algunas plantas generan calor: alrededor de 90 variedades diferentes en todo el mundo. Sin embargo, debido a que la temperatura es invisible, es posible que haya aún más plantas "exotérmicas" generadoras de calor que no se hayan descubierto. Uno de los pocos investigadores involucrados en la investigación de plantas exotérmicas es el Dr. Sato, un investigador de proyectos del Instituto de Investigación de ADN Kazusa.

“Actualmente estoy estudiando la variedad Symplocarpus foetidus latissimus en aráceas, una especie relacionada de la col de mofeta. La planta florece a principios de primavera, justo después de descongelarse cuando la temperatura externa está cerca de cero”, dice el Dr. Sato. “Sin embargo, la planta genera calor por la noche y alcanza aproximadamente 20 grados centígrados; mantiene esa temperatura durante una o dos semanas durante la temporada de floración. No es un animal homeotermo, sino una planta homeoterma. Además, hay plantas como la cica (abajo) que se denominan ‘plantas poiquilotermas’, dado que generan más calor cuando hace calor”. Para las mediciones de plantas exotérmicas, el Dr. Sato tradicionalmente empleaba un registrador de datos de termopar e insertaba una sonda en forma de aguja en la flor para rastrear los cambios de temperatura. Sin embargo, si la sonda se inserta en la flor, puede causar que la planta muera. Además, las mediciones del termopar con un registrador de datos solo miden la temperatura de la ubicación en donde se inserta la aguja. Con la esperanza de obtener una idea más exacta de qué puntos de la flor generan más calor sin dañarla, el Dr. Sato decidió comprar una cámara térmica. Mientras investigaba qué cámara comprar, su compañero investigador presentó al Dr. Sato la cámara térmica Teledyne FLIR.

“Al comprar equipo nuevo, es importante que tenga la capacidad de reproducir los resultados en la investigación. Mi compañero investigador sugirió comprar la cámara térmica Teledyne FLIR para medir la temperatura de la flor sin dañarla. Esta idea es la que enfatizamos cuando compramos otros equipos”, señala. “Participé en un seminario en línea de FLIR en el que recibí una explicación fácil de entender sobre cómo utilizar mejor la cámara. Tomé mi decisión final con base en lo fácil que era usar la cámara y porque pude comprarla a precio académico con descuento”.

Imagen de flor de cica macho. Acercamiento a la izquierda e imagen completa a la derecha

Las observaciones se pueden realizar llevando la cámara a un lugar profundo en las montañas en donde las plantas crecen naturalmente

Al observar las plantas, la facilidad de uso del equipo es un factor importante. “Actualmente realizo observaciones en el Instituto y sus alrededores, pero quiero llevar el equipo a lugares en donde las plantas crecen de manera natural, como en las montañas profundas. La facilidad de llevar la cámara térmica Teledyne FLIR me resultó atractiva”, explica el Dr. Sato. En su investigación, el Dr. Sato utiliza un registrador de datos para recopilar los cambios con el tiempo y una cámara térmica para recopilar imágenes impactantes y fáciles de entender.

“Cuando solo usaba el registrador de datos, a veces tenía dudas sobre las mediciones que tomaba, pero con la cámara térmica puedo confirmar las mediciones en el acto, lo que es una gran ayuda”, afirma.

Toma de una fotografía en exteriores

Identificación de genes exotérmicos y resumen de los hallazgos en una tesis

“Las plantas exotérmicas generan calor en lugar de ATP (adenosín trifosfato) como energía cuando las mitocondrias respiran. Eso significa que tienen un mecanismo generador de calor escrito en el esquema de sus genes que se transmite de generación en generación. El Instituto de Investigación de ADN Kazusa es un instituto de renombre mundial que se especializa en genomas vegetales y humanos. Continuaré con mi investigación para revelar el mecanismo de generación de calor en las plantas a nivel genético”, dice el Dr. Sato. Una vez que los investigadores comprendan mejor el mecanismo de generación de calor, podrán reproducirlo y, en última instancia, permitir que las plantas no exotérmicas generen calor. Esto podría dar lugar a plantas que resistan mejor el frío, por ejemplo, cultivos de arroz en regiones frías o cultivos de mangos fuera de zonas tropicales. Es posible esperar que contribuyan como solución a problemas alimentarios y aplicaciones agrícolas.

“¿Qué genes se utilizan cuando generan calor? Ahora estoy preparando una tesis utilizando las imágenes que he tomado con la cámara térmica mientras identifico genes exotérmicos”, dice el Dr. Sato. Agrega: “Anticipo grandes beneficios de las aplicaciones de una cámara térmica en mi investigación. Existen enormes posibilidades en términos de descubrimiento de plantas exotérmicas que aún no se conocen, así como el esclarecimiento y la investigación de nuevos conocimientos”.

Cámara térmica profesional: FLIR T530

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