El primer genoma vegetal secuenciado por completo se publicó en diciembre del año 2000, y no fue el del arroz, ni el del maíz, ni el del trigo. Fue el de una hierba de veinte centímetros, sin valor agrícola ni ornamental, que crece en cunetas y ribazos de media Europa: Arabidopsis thaliana.
Ese es su interés real. No se cultiva por sus flores, que son blancas y de cuatro milímetros, ni por sus hojas, que no se comen. Se cultiva porque es el organismo modelo de la biología vegetal, y prácticamente todo lo que hoy sabemos sobre cómo una planta decide florecer, cómo percibe la luz o cómo cierra los estomas salió, en primera instancia, de esta crucífera diminuta.
Empecemos por deshacer dos confusiones
Verás Arabidopsis thaliana etiquetada por ahí como "oruga" y como "arbusto". Ninguna de las dos cosas es cierta y conviene aclararlo antes de seguir.
La oruga o rúcula silvestre es Eruca vesicaria, otra crucífera, esa sí comestible, de hoja lobulada y sabor picante, que se vende en cualquier frutería. Comparte familia con la arabidopsis y poco más: Eruca tiene flores blanquecinas con venas violeta y hojas grandes y carnosas; Arabidopsis tiene flores blancas puras y hojas pequeñas y peludas. Si alguien siembra semilla de arabidopsis esperando ensalada, se va a quedar con las ganas.
Y no es un arbusto. Es una hierba anual, sin nada leñoso, que muere entera después de fructificar. El nombre castellano que se usa en textos botánicos es arabeta, y en traducciones del inglés aparece como "berro de oreja de ratón" (mouse-ear cress), aunque tampoco es un berro.
Cómo es y cómo reconocerla
Pertenece a las Brassicaceae, la familia de las coles, las mostazas y los rábanos. Nace formando una roseta basal de hojas ovaladas o espatuladas, de borde entero o algo dentado, cubiertas de pelos ramificados —los tricomas, que por cierto son uno de los sistemas más estudiados de desarrollo celular vegetal—.
De esa roseta sale un tallo floral fino y ramificado, de 15 a 30 cm según las condiciones, rematado por racimos de flores blancas con la estructura cruciforme típica: cuatro pétalos en cruz, cuatro sépalos y seis estambres, cuatro largos y dos cortos. El fruto es una silicua alargada y cilíndrica, de 1 a 1,5 cm, erguida, que al madurar se abre por dos valvas y suelta entre 20 y 40 semillas minúsculas, de color pardo y menos de medio milímetro.
En el campo se confunde con dos vecinas habituales. La zurrón de pastor, Capsella bursa-pastoris, también hace roseta y flores blancas, pero sus frutos son silículas triangulares acorazonadas, inconfundibles. Y el mastuerzo menor, Cardamine hirsuta, que sale en cualquier maceta de vivero, tiene hojas claramente pinnadas con foliolos separados y solo cuatro estambres, además de silicuas que se enrollan y disparan la semilla al tocarlas. La arabidopsis tiene hoja simple y seis estambres: con esos dos caracteres se resuelve.
Dónde crece en España
Está presente en buena parte de la Península, con preferencia por suelos arenosos, ácidos y pobres: claros de pinar, bordes de camino, ribazos, taludes y terrenos removidos. Es abundante en el Sistema Central, en el noroeste y en zonas de la mitad norte, y más escasa en el sureste árido.
Las poblaciones ibéricas tienen valor científico propio. Las accesiones recogidas en la Península, con su gradiente de altitud y de sequía, se usan en estudios de adaptación local y de tolerancia al estrés hídrico, porque presentan variabilidad genética que no aparece en las líneas de laboratorio del centro y norte de Europa.
Un ciclo de vida de seis semanas
Aquí está la razón de su carrera científica. Arabidopsis thaliana completa el ciclo de semilla a semilla en seis u ocho semanas en condiciones controladas. Compáralo con los meses que tarda el maíz o los años que tarda un frutal, y se entiende que un investigador pueda hacer varias generaciones en un curso académico.
En la naturaleza funciona en general como anual de invierno: germina en otoño, pasa el invierno en roseta, florece en primavera —de marzo a mayo en la mayor parte de España— y muere en verano dejando el suelo sembrado. Algunas poblaciones son anuales de primavera y prescinden del invierno.
Esa diferencia depende de la vernalización, la necesidad de acumular frío para poder florecer, y del juego entre los genes FRIGIDA y FLC. Fue estudiándolo en arabidopsis como se entendió el mecanismo, que después se ha reconocido en cereales de invierno y en muchas otras especies. Cuando lees que "el trigo de invierno necesita frío", el marco conceptual detrás salió de esta planta.
Otro rasgo decisivo: es autógama, se autopoliniza antes incluso de que la flor se abra. Eso significa que una sola planta genera descendencia genéticamente uniforme, sin necesidad de aislar nada. Y produce mucha: varios miles de semillas por ejemplar.
Cultivarla en casa o en el laboratorio
Si vas a sembrarla —para un trabajo escolar, para un cultivo experimental o por curiosidad— el protocolo es sencillo pero tiene detalles que marcan la diferencia.
Sustrato. Turba rubia mezclada con vermiculita y perlita, en proporciones aproximadas de 3:1:1, humedecida antes de sembrar. No necesita tierra rica. Un sustrato demasiado nutritivo da rosetas enormes y blandas, propensas a hongos.
Estratificación. Siembra en superficie, sin cubrir la semilla, porque necesita luz para germinar. Después tapa la bandeja y mantenla 3 o 4 días a 4 °C, en el frigorífico. Ese frío rompe la dormición y consigue que toda la partida germine a la vez en vez de escalonarse durante semanas. Saltarse este paso es la causa habitual de germinaciones irregulares y desesperantes.
Temperatura y luz. Después del frío, pásala a 20-22 °C. La germinación llega en 3-5 días. Con fotoperiodo largo, de 16 horas de luz, florece rápido, en torno a las 4-5 semanas. Con día corto, de 8-10 horas, retrasa la floración y hace rosetas mucho más grandes, que es lo que interesa si quieres material foliar abundante.
Riego. Por subirrigación, poniendo agua en la bandeja inferior y dejando que el sustrato la absorba. Mojar las rosetas por encima invita al oídio y a la botritis. Mantén el sustrato húmedo pero nunca encharcado.
Cosecha de semilla. Este es el punto donde se pierde todo si te despistas. Las silicuas maduras se abren solas y expulsan la semilla, que es tan pequeña que desaparece en el sustrato. Hay que embolsar las inflorescencias con papel cristal, bolsas de glasine o los conos específicos de laboratorio antes de que empiecen a secarse, y cortar la planta cuando las silicuas estén pajizas. Después se seca todo una semana en ambiente seco y se tamiza.
Problemas. Pulgón, mosca del sustrato (Bradysia) y oídio de las crucíferas (Erysiphe cruciferarum) son los tres habituales en cultivo cerrado. La mosca del sustrato se controla dejando secar la superficie entre riegos y con trampas cromáticas amarillas; el oídio, con ventilación y evitando la humedad ambiental alta y estancada.
Por qué es la planta de laboratorio por excelencia
Reúne una combinación que no tiene ninguna especie cultivada:
Genoma pequeño. Unos 135 millones de pares de bases repartidos en cinco pares de cromosomas, con muy poco ADN repetitivo. Para hacerse una idea, el genoma del trigo panadero es más de cien veces mayor. Eso permitió secuenciarlo entero cuando la tecnología aún era lenta y cara.
Tamaño mínimo. Caben cientos de plantas en una cámara de cultivo del tamaño de un armario. Un ensayo con miles de individuos es factible en un espacio reducido.
Transformación fácil. El método de inmersión floral con Agrobacterium tumefaciens permite introducir genes sumergiendo directamente las flores, sin cultivo de tejidos ni regeneración in vitro. Es rápido y reproducible, y no todas las especies lo admiten.
Colecciones públicas. Existen bancos con decenas de miles de líneas mutantes catalogadas, con inserciones que anulan prácticamente cualquier gen del genoma, disponibles para cualquier laboratorio del mundo. Las accesiones de referencia se llaman Columbia (Col-0) y Landsberg erecta (Ler), y son las que aparecen en la mayoría de los artículos.
Con esas herramientas se han aclarado, entre otras cosas, el modelo ABC de identidad de los órganos florales, la ruta de percepción de la luz por fitocromos y criptocromos, la señalización hormonal de auxinas y ácido abscísico, la regulación de la apertura estomática y buena parte de los mecanismos de defensa frente a patógenos. Después, esos conocimientos se han trasladado a cultivos reales: tomate, colza, arroz, cebada.
De un médico del siglo XVI a la NASA
El epíteto thaliana homenajea a Johannes Thal, médico y botánico alemán del siglo XVI que la describió en el macizo del Harz. Durante siglos fue una mala hierba sin más interés.
El giro llegó en el siglo XX con Friedrich Laibach, que a principios de siglo determinó su número cromosómico y en 1943 propuso formalmente utilizarla como organismo modelo para la genética vegetal. La comunidad científica tardó décadas en hacerle caso: la adopción masiva se produjo en los años ochenta, con la llegada de la biología molecular, y culminó con la publicación del genoma completo en el año 2000, fruto de un consorcio internacional.
Desde entonces ha viajado a la Estación Espacial Internacional en varios experimentos sobre crecimiento en microgravedad, precisamente porque su ciclo corto y su tamaño la hacen manejable donde el espacio y el tiempo cuestan una fortuna.
Qué no esperes de ella
No tiene uso ornamental: es una hierba fina, de flor insignificante y ciclo brevísimo, que se seca y desaparece. No tiene uso culinario ni medicinal reconocido; no es tóxica —es una crucífera corriente— pero tampoco aporta nada en la cocina. Y no fija nitrógeno ni mejora el suelo de ninguna forma reseñable.
En un huerto es simplemente una adventicia más, fácil de arrancar en roseta y sin capacidad de rebrote. Si la dejas fructificar, siembra el terreno para años, así que si te molesta, quítala antes de que las silicuas se pongan amarillas.
En resumen
Arabidopsis thaliana es una hierba anual de la familia de las coles, no un arbusto ni la oruga de ensalada (Eruca vesicaria). Hace roseta basal, tallo de 15 a 30 cm, flores blancas de cuatro pétalos con seis estambres y silicuas alargadas que se abren solas y dispersan miles de semillas diminutas.
Su valor no es ornamental ni agrícola, sino científico: genoma pequeño de cinco cromosomas, ciclo de seis a ocho semanas, autopolinización, transformación sencilla y colecciones públicas de mutantes la convirtieron en el organismo modelo de la biología vegetal y en el primer genoma de planta secuenciado, en el año 2000.
Para cultivarla: sustrato pobre y drenante, semilla en superficie sin cubrir, tres o cuatro días a 4 °C para uniformar la germinación, 20-22 °C después, día largo si quieres flor pronto y día corto si quieres roseta grande, riego por bandeja y bolsas de papel sobre las inflorescencias antes de que las silicuas se sequen. Ese último detalle es la diferencia entre recoger tu semilla y perderla entera en el sustrato.
