Texto: Jaime Fernández - 17 dic 2020 00:00 CET

El 4 de diciembre, la revista Science ha dedicado su portada a un artículo científico en el que se describe un nuevo modelo teórico que explica las reglas que determinan el crecimiento de las raíces de las plantas. El origen de este estudio fue el Trabajo de Fin de Grado (TFG) de Aurora de Castro Aguilar, que estuvo co-dirigido por Ciro Cabal, también exalumno de la Facultad de Ciencias Biológicas. Los dos han participado en la última de las sesiones del ciclo La Biología en los Medios de este año 2020, realizado en colaboración con la Fundación General de la UCM, donde han explicado tanto el contenido del trabajo como la experiencia que ha permitido convertir un proyecto de fin de carrera en un artículo publicado en la portada de una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo.

Cuando Aurora de Castro Aguilar comenzó la carrera de Biológicas, lo que más le interesaba era la Zoología, pero según iba conociendo más sobre el mundo vegetal más le fue atrapando, hasta tal punto que ahora cualquier tema de la Biología Vegetal le parece “apasionante”.

Ya a lo largo de la carrera optó por la mención de Biología Ambiental porque las seis asignaturas le encantaban. Reconoce que siempre le ha gustado mucho el campo desde una perspectiva ecológica, así que optó por el camino académico que implicase salidas sobre el terreno. Además, en cuarto curso, cuando hay que elegir una asignatura de perfil profesional, ella optó por prácticas externas, con las que llegó al laboratorio de Fernando Valladares (CSIC), que fue donde conoció a Ciro Cabal, y aquello “fue una gran oportunidad para aplicar en el mundo real todos los conocimientos adquiridos en la carrera, sobre todo si tienes la posibilidad de hacer el TFG en ese mismo grupo”.

Animó a todos los estudiantes a hacer esas prácticas, incluso aunque a priori puedan ser un poco intimidantes para gente tímida, como es su caso, porque ese miedo “no les debe impedir probar la experiencia, ya que se puede hacer, y aunque se sea reservado, se sobrevive y la gente se porta muy bien por lo general”.

Tras las prácticas habló con Valladares sobre las posibilidades de hacer el TFG, lo que le llevó a Ciro Cabal, quien quería hacer un experimento de invernadero para cuadrar su modelo del comportamiento vegetal.

El trabajo

La finalidad del experimento era testar predicciones del modelo teórico espacialmente explícito desarrollado por el propio Cabal, Ricardo Martínez-García y Stephen W. Pacala, con el que se iba a estudiar cómo una planta distribuye sus raíces en el espacio, si hay raíces vecinas o no, y cómo reaccionan las plantas a la competencia subterránea o a la falta de ella.

Explica Cabal que hasta el momento de ese estudio había varias teorías contradictorias, mientras que los resultados de su modelo, en el que se ha añadido la importancia del espacio, haciéndolo espacialmente explícito y testándolo en un experimento de invernadero, “reconcilian esas teorías y abren un nuevo camino hacia el entendimiento de cómo las plantas se comportan cuando compiten con otras plantas”.

Detalla De Castro el experimento en el invernadero, empezando por plantar semillas de pimiento (Capsiscum annuum) que tenían que germinar durante 31 días en una cámara, bajo la supervisión de Elisa Garzo, que también fue alumna de la UCM. Mientras germinaban se prepararon unas macetas muy largas longitudinalmente, para que el espacio no fuese un factor limitante, y que Cabal desarrolló con canalones de recogida de agua que luego ellos mismo cortaron a medida con una sierra eléctrica. Reconoce la investigadora que “con este tipo de experimentos se aprende de verdad cómo se lleva la ciencia a la práctica, porque a veces surgen problemas como este que no tienen nada que ver con lo académico”.

Al mismo tiempo se preparó también el sustrato para las macetas, que fue 100% de una sustancia mineral denominada vermiculita, que “para usarla hay que poner sacos en remojo y al día siguiente recoger, con un colador, la que flota, que es la que se va a utilizar”.

Tras los 31 días, las semillas germinaron bien y estaban preparadas para ser trasplantadas a la maceta definitiva, donde paso a la fase de crecimiento, donde había que regar las plantas tres veces a la semana, siendo uno de esos riegos con nutrientes, de forma homogénea para que se saturase el sustrato, de tal manera que los nutrientes tampoco fueran un factor limitante. En esta fase surgieron algunos contratiempos, como que en algunas plantas había pulgones, “pero gracias a Garzo se controló que no se expandiera la plaga y sólo murieron dos plantas”. También, cuando empezaron a salir pimientos, hubo que hacer que las plantas no se torcieran, pero sin utilizar palos guía para no manipular el suelo por donde crecían las raíces.

Por fin, en marzo de 2019 comenzó la tinción y la recogida de muestras. Para ello, de acuerdo con De Castro se tiñen las raíces siguiendo un proceso creado por Murakami en 2006, con colorantes introducidos a presión a través de los haces vasculares de las plantas hasta que llegan a las raíces. Algo para lo que Cabal también ideó un circuito capaz de hacerlo y que se convirtió en “una pesadilla porque las plantas tenían que estar ocho horas bajo presión, algo que había que hacer de manera manual”. Así que la investigadora llegaba por la mañana, ponía las plantas a teñir al tiempo que recogía las raíces de otras plantas ya teñidas, para pasar de nuevo a la presión manual, repitiendo el proceso hasta la noche. Al final, de todos modos, “el esfuerzo dio sus frutos”, aunque a veces no se libró de que el parafin que se usaba para sellar las plantas estallase y acabase llena de pintura.

Llegó entonces el momento de dividir la longitud de la maceta en sectores de cinco centímetros iguales, con un patrón idéntico para todas las macetas y tras la recogida del suelo con las raíces terminó la fase de invernadero y comenzó la de análisis de datos. Confiesa De Castro que por aquel entonces no sabía nada del software R, un entorno diseñado para el análisis estadístico, pero Cabal le enseñó cómo guiarse por las bases de datos y tras estudiar varios manuales comenzó a manejarse con él. Gracias a eso obtuvieron el dato de cuantas raíces había puesto cada planta en cada sector, además de la distancia del sector al tallo, así como la biomasa de raíces vecinas y el tamaño de la planta.

La publicación en Science

Cabal explica que esos datos demuestran que “a nivel local, hay sobre sobreproducción cerca e infraproducción lejos, y de manera más general, hay sobreinversión si hay apiñamiento, pero infrainversión si están espaciadas. Es decir que no se pueden estudiar de manera separada la distribución espacial y la economía de la planta”.

Cree Cabal que las razones por las que el trabajo se ha publicado en Science son porque “resuelve una controversia y además porque el modelo parte de una hipótesis matemática, que no es lo más común en Biología. Un valor añadido del trabajo ha sido la validación empírica con el experimento llevado a cabo por Aurora, que además ha utilizado la tinción de las raíces, que es un método innovador, barato y además muy visual. Y, por último, ha hecho falta suerte, por haber podido hacer el experimento, sin grandes problemas, en un periodo muy concreto”.

Cabal, que lleva desde 2016 estudiando el doctorado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Princeton (Estados Unidos), reconoce que los científicos están acostumbrados a publicar en revistas científicas, pero no tanto a divulgarlo, a comunicárselo a los que no son científicos. De hecho, tiene “la impresión de que a veces no le importa a la gente, porque aunque este trabajo ha tenido impacto en medios, en los españoles ha aparecido en las páginas de sociedad, mientras que en Estados Unidos se hablaba del trabajo en la sección de ciencia”.

La situación actual

En estos momentos Ciro Cabal continúa con trabajos de campo, “porque un experimento en un invernadero tiene muchas limitaciones. Así que ahora se quiere testar la misma idea en matorrales mediterráneos en la sierra de Gredos, y es muy divertido hacer lo mismo en el campo, con plantas muy grandes y con cinco colores diferentes”. También quiere continuar la parte más teórica, iniciada con Ricardo Martínez-García, que “es un físico teórico que ahora se dedica a la Ecología, y es una maravilla poder desarrollar modelos" que permiten volver al origen de los estudios que le rondaban en su tesis, que no son otros que el análisis de "patrones espaciales de vegetación en zonas semiáridas”.

Por su parte, Aurora de Castro Aguilar obtuvo el premio extraordinario de grado y tras tomarse un año sabático se fue a Escocia a estudiar el Máster de Biología y Conservación de la Vida Salvaje en la universidad Napier de Edimburgo, aunque al mismo tiempo está trabajando en hostelería para pagarlo. Nos informa De Castro de que hasta ahora sólo ha hecho el módulo introductorio, por lo que no ha llegado a la parte densa del máster, pero incluso así, ese primer módulo le ha resultado útil para asentar conocimientos. En concreto están “tocando mucho el software R y repasando análisis estadístico, algunas técnicas de muestreo, y bases de taxonomía. Ha sido como la base para empezar ahora con las asignaturas en las que se va a aplicar todo eso”. Explica que en Escocia trabajan de un modo bastante diferente, “casi sin exámenes y prácticamente toda la evaluación a través de trabajos prácticos, informes o presentaciones”.

De Castro Aguilar es un ejemplo de la desafortunada fuga de cerebros de nuestro país y es así porque en el último año de carrera pidió la beca general y la beca de excelencia y no se las concedieron, lo que contribuyó tanto a sentirse decepcionada con “la educación española” como a motivarla para buscar un máster fuera de España, “ya que parece que dan más facilidades”. También ocurrió con Ciro Cabal, que no consiguió respaldo en nuestro país, pero en la Universidad de Princeton, de acuerdo con De Castro Aguilar, “le cogieron a la primera”.

Cristina Sánchez, vicedecana de Investigación de la Facultad de Ciencias Biológicas, reconoce que tanto Cabal como De Castro son “una muestra de lo mejorable que es nuestro sistema de I+D+I, sobre todo en inversión en recursos humanos. Algo estamos haciendo muy mal para que una alumna como Aurora tenga que trabajar en el sector hostelero para pagarse los estudios”. Desea la vicedecana que les vaya muy bien en su carrera investigadora e incluso que les podamos tener de vuelta en la Complutense.