Protoplasto

Qué es un protoplasto

La palabra desciende del griego πρωτόπλαστος (prōtóplastos), "primero formado". Ya en el griego eclesiástico, desde el siglo II antes de Cristo, se usaba como adjetivo aplicado a Adán, y de ahí pasó al latín tardío y medieval como protoplastus. Su sentido biológico actual, sin embargo, es obra de otro autor y de otro siglo.

El botánico alemán Johannes von Hanstein introdujo el término en 1880, en su obra Das Protoplasma als Träger der pflanzlichen und thierischen Lebensverrichtungen, para designar la unidad individual de protoplasma dentro de una célula vegetal. Hanstein llegó a describirla casi como una "personalidad activa", una imagen que hoy resulta llamativa pero que refleja bien el entusiasmo con que la citología decimonónica trataba estas estructuras.

Cómo se obtiene

Aislar un protoplasto exige retirar la pared sin destruir la célula que hay debajo. El primero en conseguirlo fue el sueco Joachim Klercker, en 1892, mediante un método puramente mecánico: sometió catáfilas de cebolla a plasmólisis y cortó las células con una cuchilla, recogiendo aquellas cuyo contenido se había separado limpiamente de la pared seccionada. El procedimiento funcionaba, aunque solo en tejidos de reserva y con un rendimiento escaso.

El salto decisivo llegó en 1960, cuando el botánico británico Edward Cocking publicó en Nature un método enzimático: aplicó una celulasa obtenida del hongo Myrothecium verrucaria sobre ápices radiculares de tomate y liberó protoplastos en cantidad. A partir de esa fecha, mezclas de celulasas, hemicelulasas y pectinasas (aplicadas tras plasmolizar el tejido con un agente osmótico, típicamente manitol) se convirtieron en el procedimiento habitual para obtener protoplastos vegetales a partir de mesófilo foliar o de suspensiones celulares. En bacterias y hongos, el equivalente es la digestión enzimática de la pared con lisozima, quitinasa o liticasa, según el organismo.

Protoplasto, esferoplasto y forma L

No toda pérdida de pared es igual, y aquí conviene distinguir tres situaciones que se confunden con frecuencia. El protoplasto propiamente dicho carece de pared por completo; se obtiene sobre todo de bacterias grampositivas, de hongos y de células vegetales. El esferoplasto conserva restos de la envoltura (típicamente la membrana externa en bacterias gramnegativas) y, precisamente por eso, puede regenerar peptidoglicano si se retira el agente que lo generó, algo que el protoplasto verdadero no consigue.

Las formas L son otra cosa distinta: aparecen de manera espontánea o inducida en algunas especies bacterianas, tienen morfología irregular y pleomórfica en lugar de la esfera perfecta del protoplasto, y pueden ser estables, es decir, capaces de multiplicarse de forma indefinida sin volver nunca a fabricar pared. Los géneros Mycoplasma y Ureaplasma carecen de pared de forma natural y permanente, sin que ninguna de las tres categorías anteriores les resulte aplicable en sentido estricto.

Aplicaciones en biotecnología

Al perder la pared, la célula pierde también la barrera que normalmente bloquea la entrada de ADN, proteínas u orgánulos extraños. Esa propiedad se aprovecha en la transformación transitoria, que introduce material genético directamente a través de la membrana desnuda para estudiar la función de un gen sin necesidad de generar una planta transgénica estable.

La segunda gran aplicación es la fusión de protoplastos, también llamada hibridación somática: dos protoplastos de origen distinto se fusionan (mediante polietilenglicol o mediante pulsos eléctricos) y dan lugar a una célula híbrida que combina el contenido genético de ambas. Con ella se generan plantas poliploides, cuando la fusión ocurre entre protoplastos de una misma especie, o híbridos entre especies que no podrían cruzarse por vía sexual. Como la técnica no recurre a la tecnología del ADN recombinante, no se clasifica como ingeniería genética en sentido estricto, una precisión que tiene consecuencias regulatorias no menores.

Preguntas frecuentes

¿En qué se diferencia un protoplasto de un esferoplasto?

El protoplasto ha perdido la pared por completo; el esferoplasto conserva restos de ella. Esa diferencia, aparentemente menor, determina si la célula puede regenerar la pared original una vez retirado el tratamiento que la despojó de ella.

¿Se considera la fusión de protoplastos una forma de ingeniería genética?

No, en la definición habitual. La técnica mezcla el contenido genético de dos células, pero no emplea ADN recombinante, que es el criterio que suele usarse para delimitar la ingeniería genética en sentido estricto.

¿Quién aisló el primer protoplasto y cuándo?

El botánico sueco Joachim Klercker, en 1892, mediante un procedimiento mecánico sobre células de cebolla. El método enzimático, mucho más eficiente y hoy estándar, no llegaría hasta 1960, de la mano de Edward Cocking.

¿Qué relación tiene el protoplasto con el protoplasma?

Comparten raíz griega pero no significado. El protoplasma es el contenido vivo de la célula considerado como sustancia; el protoplasto es la célula entera despojada de su pared, un concepto que nació más de treinta años después y en un contexto experimental muy distinto.

Referencias

1. Cocking, E. C. A Method for the Isolation of Plant Protoplasts and Vacuoles. Nature, 187, 962-963, 1960. nature.com
2. Cheng, X. et al. Protoplasts: From Isolation to CRISPR/Cas Genome Editing Application. Frontiers in Genome Editing, 2021. frontiersin.org
3. Protoplast. Wikipedia, the free encyclopedia. en.wikipedia.org
4. Fusión de protoplastos. Wikipedia, la enciclopedia libre. es.wikipedia.org