Muestran por primera vez el fascinante proceso por el que las plantas se defienden contra las amenazas

Tendemos a pensar que las plantas son pasivas e indefensas, pero no es así. Un nuevo y fascinante estudio en el que los científicos usaron luz fluorescente para poder visualizar señales de alarma en el interior de las plantas, muestra cómo nuestras pequeñas amigas movilizan sus formidables defensas.

La nueva investigación publicada hoy en Science proporciona una visión sin precedentes de la señal que emiten las plantas en su interior cuando están sufriendo un ataque. Un segundo o dos después de que una planta reciba una herida, como un mordisco de oruga, una señal de advertencia se irradia desde la ubicación de la herida, extendiéndose a través de toda la planta en un proceso que lleva menos de 120 segundos. La planta, ahora consciente de que está siendo atacada –o al menos tan “consciente” como puede ser una planta– puede responder a la amenaza liberando un contraataque químico.

Los científicos conocen este sistema de señalización desde hace bastante tiempo, pero el nuevo estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison, la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón y varias otras instituciones, es el primero en mostrar este notable mecanismo de defensa en acción. Además, el estudio ofrece nuevos conocimientos sobre los procesos biológicos que subyacen a este mecanismo de defensa del sistema nervioso, que todavía es poco conocido.

Una oruga come las hojas de la mostaza, provocando que la planta segregue calcio para defenderse.

“Sabemos que si haces daño a una hoja, se produce una descarga eléctrica que se propaga a través de la planta”, dijo el botánico Simon Gilroy, profesor de UWM y coautor del nuevo estudio. “Qué es lo que desencadena esa descarga eléctrica, y cómo se mueve a través de la planta, es algo que aún no sabemos”.

Gilroy y su colega Masatsugu Toyota, que dirigió la investigación, sospechaban que el calcio tenía algo que ver con esto. Se sabe que los iones de calcio, que producen una carga eléctrica, cumplen tareas de alerta en las plantas, particularmente cuando responden a las cambiantes condiciones ambientales. Los científicos han tenido dificultades para visualizar ese movimiento dentro de las plantas, lo que nos ha llevado a una solución fascinante. Para ver cómo se mueve el calcio en tiempo real, Toyota y sus colegas modificaron plantas por medio de bioingeniería, de forma que produjesen una proteína que se vuelve fluorescente alrededor del calcio, iluminando el interior de las plantas como si fuese un árbol de Navidad.

Mediante el uso de microscopios y biosensores avanzados, los investigadores pudieron rastrear la presencia y volumen del calcio en respuesta a diversas lesiones, como mordiscos de orugas, el corte de unas tijeras o cuando sienten que son aplastadas.

Mientras experimentaban con matas de mostaza, los investigadores observaron cómo las plantas se iluminaban a medida que el calcio se iba alejando de la lesión hacia sus otras hojas. La señal se propaga a una velocidad de un milímetro por segundo, que es lo suficientemente rápido como para que llegue a las esquinas más alejadas de la planta en menos de dos minutos. Las trazas de calcio se diseminan por la planta a través del sistema vascular o circulatorio.

Después de que la señal de advertencia se hubiese acabado de propagar, las hojas comenzaron a liberar las hormonas encargadas de la defensa para prepararse para futuros ataques. Las plantas, además de liberar sustancias químicas que inician el proceso de reparación, pueden liberar sustancias nocivas para los insectos.

Una hoja que no ha sido dañada muestra el flujo de calcio después de que una hoja distante resulte herida.

Esta última investigación amplía el trabajo realizado por el científico suizo Ted Farmer, que previamente demostró que las señales eléctricas relacionadas con la defensa dependen del glutamato, un neurotransmisor importante en los mamíferos y un agente que las plantas utilizan como señal de alerta. En un experimento secundario, Toyota y sus colegas demostraron que esa capacidad para hacer señales a larga distancia desaparece en las plantas que han perdido su capacidad para liberar glutamato a través de dos mutaciones genéticas específicas. Esto sugiere que el glutamato, cuando se libera desde el lugar de una lesión, desencadena la segregación de calcio, una acción que no se había documentado previamente en plantas.

En el artículo de Science: Insights los biólogos Gloria Muday y Heather Brown-Harding dijeron que los investigadores necesitan realizar nuevos experimentos para demostrar que es el calcio el que se mueve largas distancias alrededor de la planta, y no el glutamato.

Todo esto resulta bastante sorprendente para un organismo inmóvil y carente de un sistema nervioso central. Las plantas no pueden huir, ni luchar con garras y dientes, pero tampoco están completamente indefensas. [Science]

Con información de Gizmodo

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