Las plantas también tienen un “reloj biológico” que regula lo que hacen a lo largo del día. Este reloj, llamado ritmo circadiano, les ayuda a saber cuándo es de día o de noche, y a prepararse para lo que viene. Un estudio reciente, realizado por un equipo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP) en Valencia, en colaboración con varias instituciones científicas chinas, ha revelado aspectos sorprendentes sobre cómo funciona este reloj en las células de Arabidopsis thaliana, una planta modelo muy utilizada en investigación.

Marian Nohales, nuestra invitada en Hablando con Científicos, explica que, por primera vez, no solo se ha analizado cómo funciona el reloj circadiano en una planta completa, sino también cómo opera en células individuales. Hasta ahora, la mayoría de los estudios observaban el funcionamiento del reloj a nivel general, como si viéramos una ciudad desde el aire. Pero este equipo ha bajado al nivel de cada “casa”, es decir, de cada célula concreta. Para lograrlo, utilizaron una técnica moderna llamada transcriptómica de núcleo único. ¿Qué significa esto? Que pudieron leer qué genes estaban activos en el núcleo de cada tipo de célula de la planta.

Una de las grandes sorpresas del estudio es que no todas las células de una misma planta tienen el reloj igual de ajustado. Algunas parecen llevar su propio ritmo. Por ejemplo, las células de la epidermis (la parte exterior de las hojas) se comportan de forma distinta a las del interior o a las células de la raíz. Algunas tienen relojes muy precisos, mientras que otras son más irregulares.

Esto representa un cambio importante respecto a lo que se pensaba antes. Muchos científicos creían que el reloj de la planta funcionaba igual en todas las partes, como una orquesta perfectamente sincronizada. Pero ahora sabemos que se parece más a una banda en la que cada músico sigue el ritmo, pero con su propio estilo.

Para observar todo esto, Marian Nohales y sus colaboradores —entre los que figura el estudiante de doctorado Carlos Martínez Vasallo — tomaron muestras de plantas a distintas horas del día y separaron los núcleos de sus células. Luego analizaron miles de núcleos, observando qué genes estaban activos en cada momento. Así reconstruyeron cómo se comporta el reloj circadiano en distintos tipos de células y cómo cambia con el tiempo.

Los investigadores identificaron cerca de 3.000 genes con ritmos circadianos específicos de ciertos tipos celulares, como células del mesófilo (encargadas de la fotosíntesis), de la epidermis, los estomas o los vasos conductores. Es decir, cada tipo de célula tiene su propio “reloj interno”, que puede funcionar de forma diferente al de otras células.

Mientras que los brotes (las partes aéreas) muestran gran uniformidad en su ritmo circadiano, las raíces presentan más diversidad en la forma en que sus genes siguen estos ritmos. Esto sugiere que la organización del reloj interno varía según el tejido.

Entre los hallazgos más interesantes, el equipo descubrió que el gen ABF1, conocido hasta ahora por su papel en la respuesta al estrés, también regula el ritmo circadiano. Cuando se sobreexpresa en plantas, acelera el ritmo del reloj, acortando el ciclo diario.

Esta diversidad de relojes celulares puede ser una ventaja. Imagina que cada parte de la planta tiene que realizar tareas distintas a lo largo del día: unas deben protegerse del sol, otras absorber agua o nutrientes, o prepararse para crecer. Tener relojes adaptados a cada función permite que todo funcione mejor.

Además, los investigadores observaron que algunas células pierden su ritmo con el tiempo o bajo ciertas condiciones. Esto también ocurre en humanos, por ejemplo, cuando sufrimos jet lag. En las plantas, comprender cómo se desajusta este reloj puede ayudarnos a entender por qué crecen peor en ciertas circunstancias, como en ambientes con poca luz o contaminados.

Este estudio abre la puerta a muchas nuevas preguntas: ¿cómo se comunican los relojes de distintas células? ¿Qué ocurre cuando se desincronizan? ¿Podemos usar este conocimiento para mejorar el crecimiento de los cultivos en agricultura?

También podría tener aplicaciones en biotecnología. Si comprendemos bien el reloj de las plantas, podríamos modificarlo para que crezcan mejor en condiciones adversas, sean más productivas o más resistentes al estrés

Este tipo de investigación muestra cuánto nos queda aún por descubrir. Algo tan cotidiano como una hoja de planta esconde una complejidad fascinante: miles de células trabajando al ritmo de sus propios relojes, en una sinfonía natural que evoluciona día tras día.

Os invitamos a escuchar a Marian Nohales, investigadora en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València), para conocer más sobre esta apasionante investigación.

Referencia:

Qin, Y., Liu, Z., Gao, S. et al. (2025). La transcriptómica de un solo núcleo con lapso de tiempo de 48 y 24 horas revela ritmos circadianos específicos de cada tipo celular en Arabidopsis. Nature Communications, 16, 4171. [https://doi.org/10.1038/s41467-025-59424-8](https://doi.org/10.1038/s41467-025-59424-8)