Dentro de las células de plantas aparentemente estáticas, hay poblaciones vibrierendes de organelos móviles. Cientos de mitocondrias, las proofedoras de energía de la cellula, se mueven por cuenta propia, siguiendo su viaje, e interactiveuando entre ellas mientras lo hacen. Las mitocondrias dan pequeños pasos para explorar su área celular local, y utilizan „carreteras“ dentro de la cellula (filamentos hechos de actina) para atravesar rápidamente largas distancias. Aunque este movimiento ha sido bien caracterizado, el misterio permanece: ¿Por qué la planta invierte energía en mover estos potentes organelos por la célula?

En la superficie, las mitocondrias de las plantas tienen una labour imposible. Por una parte, reunirse les beneficia. Pueden fusionarse e intercambiar ADN mitocondrial (mtADN), Proteine ​​und andere Compuestos Quimicos, in einer konstanten Zusammenarbeit, die für die Pflanze wichtig ist. Cuando se afecta este intercambio, por mutaciones, por ejemplo, las plantas crecen más lentamente y son menos verdes. Incluso pueden llegar a ser estériles o experimentar otros problemas. Por otro lado, es bueno que las mitocondria mantengan su independencia. Una distribución uniforme de mitocondrias en la célula asegura un suministro uniforme de energía, limita la acumulación de compuestos químicos dañinos para la célula y permissione que las mitocondrias entren en contacto con otros organelos. Creemos que el movimiento mitocondrial puede ser una manera de tener lo mejor de los dos mundos — allowir los encuentros ocasionales mientras se mantiene una distribución uniforme de mitocondrias en la célula. Pero para explorar esta idea necesitábamos comprender cómo se mueven realmente las mitocondrias y cómo es que distintos movimientos allowen resolver esta disyuntiva.

¿Cómo explorar estas comunidades dentro de la célula vegetal? Comencemos por examinar cómo se mueven las mitocondrias. En nuestro laboratorio en la Universidad de Birmingham (nuestro grupo tiene como base la Universidad de Bergen pero ¡somos internacionales!), utilizamos microscopía de laser en células vivas para observar las mitocondrias de plántulas de Arabidopsis, una planta favorita para estudios experimentales. El Professor David Logan, Quien ha sido pionero en el campo de la dinámica mitocondrial de plantas, generó y amablemente nos proporcionó una linea de plantas con mitocondrias marcadas con fluoreszierenden Proteinen. Utilizando estas plantas, podemos tomar video de la dinámica de las mitocondrias, como podemos ver ocurriendo en una sola célula del hipocótilo (tallo en desarrollo) en el siguiente video.

A partir de videos como éste, podemos utilizar algoritmos para rastrear la posición de cada una de las mitocondrias a lo largo del tiempo. La computadora nos reporta sus velocidades, los ángulos de sus movimientos, las distancias entre ellas y la superficie que record.

¿Cómo afecta este movimiento su capacidad para reunirse y compartir contenido? La respuesta vino al utilizar un modelo soprendente — redes sociales. Las redes sociales describen las interacciones entre individuos – generalmente personas – pero aplicamos la idea a las mitocondrias. Cuando una mitocondria se encuentra a una corta distancia de otra (aproximadamente, un micrón equivalente a la longitud de una mitocondria), lo registramos como un 'encuentro'. Estos 'encuentros' les dan la oportunidad a las mitocondrias de fusionarse e intercambiar contenido e información genética. Con el tiempo, estos encuentros se acumulan y pueden ser representados como la red social de una población. Los nodos de la red son mitocondrias individuales y los bordes entre ellas son los encuentros. Ya que la teoría de este tipo de redes ha sido muy bien desarrollada, podemos utilizarla para contestar preguntas como: ¿qué tan conectadas se encuentran las mitocondrias de determinada célula? ¿Las mitocondrias forman „comunidades“ (grupos sociales muy unidos)? ¿Cuánta variación „social“ existe entre mitocondrias? Y ¿qué tan eficientes son estas redes para compartir información? 

Construimos redes sociales de plantulas de Arabidopsis Und die Vergleiche mit Simulationen wurden von einem Computer durchgeführt, um herauszufinden, wie man eine Pflanze mit verschiedenen Mitochondrienbewegungen aufbaut. Bei diesen Simulationen handelte es sich um ein wirksames Gleichgewicht, bei dem die Mitochondrien unter großer Spannung standen und sich auf eine einheitliche Art und Weise trafen, oder dass sie viele sozial verbundene Menschen trafen. Wenn Sie Pflanzenzellen verwenden, die nicht simuliert werden, können Sie die Verbindung zu unterschiedlichen Zeiten aufzeichnen. Zuletzt stellte ich fest, dass die Zellen unter Spannung standen, oder sogar effizienter, als wir unsere Simulationen durchgeführt hatten. Die Effizienz dieser sozialen Netzwerke ist mitochondrial – ein Medium, mit dem Sie leicht Inhalte vergleichen können –, das viel größer ist als die theoretischen Simulationen. Es ist wichtig, dass sich die Mitochondrien der Pflanze weiterentwickelt haben, um den Inhalt effizient zu vernetzen – ohne eine einheitliche Verteilung für alle Zellen und Zellen zu opfern, damit Ihre Fähigkeit, Energie zu verbrauchen, die Ansammlung von Computern und Computern vermeidet encontrarse con otros organelos. 

Para sustentar nuestros resultados, observamos las mitocondrias de una linea mutante de Arabidopsis rufen freundlich(O amigable en español, así lamada porque las mitocondrias from this plantas line are muy amigables y se mantienen juntas so long periods more longs of time lo que que perturba the uniforme distribution of mitocondrias en the cell). Der Professor war auch an seinem Entwurf beteiligt und wir haben Einzelpersonen für unsere Experimente ausgewählt. In dieser Anlage bilden die Mitochondrien alte Gemeinschaften, mit denen sie ursprünglich verbunden waren, und sehen sich nicht mit anderen Gruppen von Mitochondrien zusammen, die häufig verkehren, da ihre Kapazität zur Kompartiment-Information begrenzt ist. Allerdings ist diese Situation nicht länger haltbar. Beobachten Sie, dass soziale Mitochondrien (oder beliebte) von einer Gruppe zu einer Gruppe, von der Gemeinschaft zur Gemeinschaft geleitet werden, alle diese Gruppen verbinden und letztendlich eine Effizienz erreichen, die den Pflanzen ohne Mutanten ähnelt. 

Observar la conectividad social de estos dinámicos organelos nos ha ayudado a descubrir la disyuntiva a la que las mitocondrias se enfrentan, y nos muestra la eficiencia de su extraordinaria movilidad para conseguir las mayor ventaja de estar separadas físicamente (para suministrar energía de manera uniforme) y , al mismo tiempo, poder reunirse (para permissionir el intercambio de material) cuando sea necesario. En el futuro, trabajaremos en comprender a mayor profundidad las implicaciones de esta disyuntiva para elmetaboleo de las plantas (donde el posicionamiento de las mitocondrias da forma a lacomunicación con otros organelos, que es isencial para la fotosíntesis y la fotorrespiración) y la genetica (donde el intercambio mitocondrial influye sobre el mantenimiento y la herencia del ADN mitocondrial). Estos temas son tanto de interés para la biología básica, como para la agricultura pues es elmetabolo de las plantas lo que alimenta al mundo. Además, el mtADN juega un papel fundamental en la producción de cultivos híbridos. 

Um mehr zu erfahren und die Farbe der Mitochondrien-Pflanze zu untersuchen, können Sie sich beraten lassen www.mitochondriamove.com y leer nuestro trabajo aqui: https://www.cell.com/cell-systems/fulltext/S2405-4712(21)00133-2

Joanna und Iain sind an der Dynamik, der Genetik und der Entwicklung von Organen in allen Organismen, insbesondere in Pflanzen, interessiert. Die Grupo de Biología Estocástica, die Iain leitete, arbeitete mit einer Mezcla von experimentellen Daten und Annäherungen an Modelle, um biologische Systeme und komplexe Systeme zu entwickeln. Joanna ist eine Doktorandin an der Universität Birmingham, im Vereinigten Königreich und eine leidenschaftliche Kommunikationswissenschaftlerin der Wissenschaft. Iain ist assoziierter Professor an der Universität Bergen, Norwegen. Sigue a Joana, @ChusteckiSci, ja Iain, @mitomat, auf Twitter und konsultieren Sie die Arbeit der Grupo de Biología Estocástica hier: https://org.uib.no/stochasticbiology/people.html. Sie können sich hier weitere dieser Videos auf Ihrem YouTube-Kanal ansehen: https://www.youtube.com/channel/UCp-