Espacio y tiempo: cómo entender mejor los procesos biológicos en el mundo vegetal

Si no se aplica correctamente la perspectiva del espacio y el tiempo en la investigación sobre el mundo vegetal, la comprensión de los procesos biológicos queda limitada, y también la capacidad de responder a las amenazas que ponen en riesgo la vida vegetal del planeta.

Esta es una de las principales conclusiones de un estudio realizado por el catedrático Sergi Munné-Bosch, de la Facultad de Biología, el Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) y el Instituto de Investigación en Seguridad Alimentaria (INSA) de la Universidad de Barcelona (UB).

En el escenario del cambio global, las limitaciones metodológicas en el campo de la biología vegetal no ayudan a obtener una imagen completa de los procesos que afectan a la vida de las plantas. Mejorar el grado de conocimiento sobre las especies vegetales exige incorporar un marco de referencia espaciotemporal mediante datos integradores y escalables que aborden los procesos biológicos (como la germinación, la senescencia o la respuesta de las plantas al estrés) desde enfoques moleculares, bioquímicos, celulares y poblacionales.

En la actualidad, entender y describir la vida vegetal a través de los distintos niveles organizativos es uno de los desafíos más complejos en este ámbito. Para abordarlo, es preciso enfocar la investigación desde una perspectiva integradora, que implique disciplinas como la física, la química o las matemáticas y que englobe tres tipos de variabilidad: la que existe entre especies vegetales (variabilidad interespecífica), la que hay entre individuos (variabilidad intraespecífica) y las variaciones entre los distintos órganos, tejidos y orgánulos celulares.

«En concreto, nos solemos fijar sobre todo en el cómo y el porqué de los procesos fisiológicos, y no le damos demasiada importancia al cuándo y al dónde. Como consecuencia, a menudo se pierde o no se aplica correctamente la referencia del espacio y el tiempo», detalla Sergi Munné-Bosch, recientemente galardonado —ya es la tercera vez— con el Premio ICREA Academia y miembro del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la UB.

Las limitaciones metodológicas en el campo de la biología vegetal no ayudan a obtener una imagen completa de los procesos que afectan a la vida de las plantas. (Foto: Sergi Munné-Bosch (UB-IRBio-INSA))

La escala espacial y temporal en la que se despliegan las actividades de investigación —y en particular, los efectos interactivos entre el espacio y el tiempo— son la principal limitación que dificulta esa visión integradora de la investigación. «Nuestra escala temporal no se ajusta a la escala real del funcionamiento de nuestro planeta. Eso afecta directamente a nuestra capacidad para llevar a cabo acciones prácticas a largo plazo que persistan durante varias generaciones (tiempo) y que sean efectivas a nivel global (espacio)», explica Munné-Bosch, que figura entre el 2 % de los científicos con mayor influencia en sus disciplinas científicas respecto a su producción e impacto, según la base de datos publicada por el grupo editorial Elsevier.

«Es difícil captar imágenes simultáneas en diferentes niveles de organización y seguir temporalmente un proceso fisiológico sin que se nos escape ningún detalle. En el caso de una película, si nos perdemos un solo fotograma, quizás ya no podamos entender la esencia de todo el filme. Es lo mismo en el mundo de la investigación: según el diseño experimental que hagamos, es posible que no acertemos a comprender los procesos biológicos en toda su complejidad».

Tiempos de cambio para la biología vegetal

Aplicar nuevas tecnologías al progreso del conocimiento que integren plenamente el contexto espaciotemporal es el punto de inflexión para las investigaciones futuras. «Es necesario potenciar las aproximaciones metodológicas que incluyan la obtención de imágenes en tiempo real y de manera continua, incluyendo estudios en diferentes niveles de organización, desde un nivel molecular hasta el ecológico, pasando por todos los intermedios».

Escoger el marco temporal adecuado para estudiar los procesos en fisiología vegetal contribuirá a proporcionar datos más precisos y útiles tanto en investigación básica como aplicada. Si no es así, ¿cómo será posible conocer con detalle los mecanismos de resistencia de árboles milenarios, o el proceso de germinación de miles de semillas en el suelo?

«Sin duda, el factor tiempo añade una complejidad substancial al estudio de los procesos biológicos. Aparte de ello, no es siempre una buena referencia como factor individual. Por tanto, hay que complementarlo con otros marcos de referencia para entender mejor los procesos biológicos en su complejidad», apunta el investigador.

Por ahora, hay muchos estudios que incorporan aproximaciones espaciotemporales de interés científico para mejorar la comprensión del funcionamiento de los seres vivos y de los ecosistemas del planeta «pero todavía son insuficientes», puntualiza Munné-Bosch. «Será preciso invertir más en investigación, especialmente en investigación de calidad que contemple no solo los procesos biológicos de gran importancia en investigación básica y aplicada, sino que los entienda con aproximaciones espaciotemporales reales a pesar de su dificultad. La ciencia debe ser capaz de entender la vida con toda su complejidad».

En el futuro, se espera que la inversión en nuevas tecnologías —en especial, la aplicación de programas de inteligencia artificial en biología vegetal— permita descifrar las incógnitas sobre la complejidad de los procesos biológicos «y, en consecuencia, que eso también nos ayude a convivir mejor con las demás especies con las que compartimos el planeta», concluye el catedrático Sergi Munné-Bosch.

El estudio se titula «Spatiotemporal limitations in plant biology research». Y se ha publicado en la revista académica Trends in Plant Science. (Fuente: UB)