Espai i temps: com es poden entendre millor els processos biològics en el món vegetal

Un marc espaciotemporal per a la recerca sobre el món vegetal

En lʼescenari del canvi global, les limitacions metodològiques en el camp de la biologia vegetal no ajuden a obtenir una imatge completa dels processos que afecten la vida de les plantes. Millorar el grau de coneixement sobre les espècies vegetals exigeix incorporar un marc de referència espaciotemporal mitjançant dades integradores i escalables que abordin els processos biològics (com ara la germinació, la senescència o la resposta de les plantes a lʼestrès) des dʼenfocaments moleculars, bioquímics, cel·lulars i poblacionals.

Ara com ara, entendre i descriure la vida vegetal des dels diferents nivells organitzatius és un dels desafiaments més complexos en aquest àmbit. Davant dʼaixò, és necessari enfocar la recerca des dʼuna perspectiva integradora, que impliqui disciplines com la física, la química o les matemàtiques i que englobi tant la gran variabilitat entre espècies vegetals (variabilitat interespecífica) i entre individus (variabilitat intraespecífica), com les variacions entre els diferents òrgans, teixits i orgànuls cel·lulars.

«En concret, ens solem fixar sobretot en el com i el perquè dels processos fisiològics, i no donem gaire importància al quan i a lʼon. Com a conseqüència, sovint es perd o no sʼaplica correctament la referència de lʼespai i el temps», detalla Sergi Munné-Bosch, guardonat fa poc per tercera vegada amb el Premi ICREA Acadèmia i membre del Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals de la Universitat de Barcelona.

Lʼescala espaciotemporal en què es despleguen les activitats de recerca —i, en particular, els efectes interactius entre lʼespai i el temps— és la limitació principal que dificulta aquesta visió integradora de la recerca. «La nostra escala temporal no sʼajusta a lʼescala real del funcionament del nostre planeta. Això afecta directament la nostra capacitat per fer accions reals a llarg termini que persisteixin durant diverses generacions (temps) i que siguin efectives a escala global (espai)», explica Munné-Bosch, que figura entre el 2 % dels científics amb més influència en les seves disciplines científiques —el primer a tot lʼEstat en biologia vegetal— pel que fa a la seva producció i impacte, segons la base de dades del grup editorial Elsevier.

«És difícil poder captar imatges simultànies a diferents nivells dʼorganització i seguir temporalment un procés fisiològic sense que seʼns escapi cap detall. En el cas dʼuna pel·lícula, si ens perdem un fotograma, potser no podrem entendre lʼessència de tot el film. En el món de la recerca és el mateix: segons el disseny experimental que fem, és possible que no aconseguim comprendre els processos biològics en tota la seva complexitat.»

Temps de canvi per a la biologia vegetal

Aplicar noves tecnologies per al progrés del coneixement que integrin plenament el context espaciotemporal és el punt dʼinflexió per a les recerques futures. «Cal potenciar les aproximacions metodològiques que incloguin lʼobtenció dʼimatges en temps real i de manera contínua, i tenir en compte estudis a diferents nivells dʼorganització, des de la molècula fins a lʼecologia, passant per tots els nivells intermedis.»

Escollir el marc temporal adequat per a lʼestudi dels processos en fisiologia vegetal contribuirà a proporcionar dades més precises i útils en recerca bàsica i aplicada. Si no és així, com es podran conèixer amb detall els mecanismes de resistència dʼarbres mil·lenaris o el procés de germinació de milers de llavors en el sòl?

«Sens dubte, el factor temps afegeix una complexitat substancial a lʼestudi dels processos biològics. A banda dʼaixò, no és sempre una bona referència com a factor individual. Per tant, cal complementar-lo amb altres marcs de referència per entendre millor els processos biològics en la seva complexitat», apunta lʼinvestigador.

Ara com ara, hi ha molts estudis que incorporen aproximacions espaciotemporals dʼinterès científic per millorar la comprensió del funcionament dels éssers vius i dels ecosistemes del planeta, «però encara són insuficients», puntualitza Munné-Bosch. «És imprescindible invertir més en recerca, especialment en recerca de qualitat que no només tingui en compte els processos biològics de gran importància en recerca bàsica i aplicada, sinó que els entengui amb aproximacions espaciotemporals reals, malgrat la seva dificultat. La ciència ha de ser capaç dʼentendre la vida amb tota la seva complexitat.»

En lʼhoritzó del futur, sʼespera que la inversió en noves tecnologies —en especial, lʼaplicació de programes dʼintel·ligència artificial en biologia vegetal— permeti desxifrar les incògnites sobre la complexitat dels processos biològics «i, en conseqüència, que ens ajudi també a conviure millor amb les altres espècies amb què compartim el planeta», clou el catedràtic Sergi Munné-Bosch.

 Fotografies: Sergi Munné-Bosch (UB-IRBio-INSA)

Article de referència:

Munné-Bosch, S. «Spatiotemporal limitations in plant biology research». Trends in Plant Science, novembre de 2021. Doi: 10.1016/j.tplants.2021.10.005