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Las plantas tienen sentidos y gracias a ellos pueden sobrevivir
( Publicado en Revista Creces, Diciembre 1998 )
Cuando un paciente, por cualquier causa (traumatismo grave, infección o por
un accidente vascular cerebral), queda desconectado del cerebro, el médico
suele decir que ha quedado en "estado vegetal". Ello porque pareciera que en
esas condiciones se asemeja a una planta: no oye, no huele, no siente, ni
tampoco se mueve. Sin embargo, investigaciones recientes están revelando
que las plantas sí ven, huelen, gustan, tiene tacto e incluso pueden oír.
Los avances de los últimos años respecto de los "sentidos" de las plantas, nos están
proporcionando otra visión totalmente diferente de ellas. Los nuevos conocimientos son
el producto del enorme avance de la genética y la bioquímica vegetal. Son muchos los
investigadores que están trabajando en ello, y mediante modernas técnicas genéticas
que permiten acallar o agregar algunos genes, consiguen efectos sorprendentes. Para
estas experiencias, casi todos los investigadores han escogido como modelo una
humilde planta, cuyo nombre científico es "Arabidopsis thaliana".
Ella se presta para este tipo de estudios por poseer una semilla quebradiza y un ciclo
de vida muy corto. Además, posee un limitado número de genes, en comparación con
otras plantas, y ya muchos de ellos se han individualizado y se conoce su acción
específica.
Los primeros experimentos han consistido en silenciar o inactivar un determinado gene
de la planta y luego dejarla crecer para ver qué le ocurre. Ello se hace rutinariamente
con las nuevas técnicas de genética molecular. El silenciamiento de un determinado
gene significa que la función específica de ese gene no se realiza y como consecuencia
se hace evidente alguna alteración en la planta. Una función específica no se puede
realizar, y es así como se puede saber qué es lo que ese gene hace normalmente.
Los genes relacionados con la luz
Hasta ahora, la mayor parte de los estudios se han relacionado con la luz, que para
todos los vegetales es fundamental, dado que a partir de la irradiación solar obtienen la
energía que les permite crecer y desarrollarse. Las plantas no tienen ojos, sin embargo,
saben detectar la luz. Ello debido a que poseen proteínas que son sensibles a la luz y
que pueden captar fotones (paquetes de energía luminosa). Estas proteínas son
sensibles, al igual que las células de nuestra retina, a todo el espectro de ondas
luminosas visibles. Más aún, pueden ver longitudes y hondas que nosotros no vemos,
al menos así lo asegura Garth Jenking, de la Universidad de Glassgow (New Scientist,
Septiembre 26 de 1998).
Por esta capacidad de ver, las plantas pueden ajustar su desarrollo para optimizar su
crecimiento y su sobrevida. Una planta tiene que captar muchas cosas diferentes en
relación con la luz: la intensidad, la calidad, la dirección y la periodicidad. "Las plantas
tienen también que despertar en las mañanas", ironiza Nam-Hai Chua, investigador de
la Universidad Rockefeller de Nueva York.
Ya se han podido detectar varias proteínas que tienen la responsabilidad de monitorear
la luz. Cinco fitocromos son sensibles a la luz en el lado rojo del espectro (entre 600 y
750 nanómetros). Estos permiten a la planta detectar la calidad de la luz, lo que le es
muy importante en su competencia con las plantas vecinas. Los criptocromos 1 y 2 se
estimulan con la luz del extremo visible del espectro, desde el azul-verde (alrededor de
500 nanómetros), hasta la luz ultravioleta (alrededor de 320 nanómetros), lo cual
permite a la planta conocer cuando es de noche y cuando es de día, como también
detectar la longitud del día, la calidad de la luz y la dirección de donde ésta proviene.
Chua y sus colaboradores han descubierto que el fitocromo A juega un rol fundamental
para que germinen las semillas y afloren desde el suelo. Hasta ese momento la semilla
ha sido "heterotrófica", es decir, su crecimiento se mantuvo sólo por la energía
acumulada dentro de la semilla. De allí en adelante, al aflorar a la superficie comienza
a ser "fototrófica", es decir, el crecimiento va a depender de la captación de la luz
solar. Es por ello que cuando el tallo aparece en la superficie, comienza a desarrollar
pequeñas hojitas llamadas cotiledones. En un comienzo son de un color pálido
amarillento, pero rápidamente comienzan a ponerse verdes, porque en ellas se inicia la
síntesis de clorofila que le permite iniciar el proceso fotosintético. Es decir, el gene que
codifica (ordena) la producción de fotocromo A, es el que inicia la fotosíntesis.
El fotocromo B ayuda a la planta para no ser ahogada por la sombra de plantas que la
rodean. Esto lo logra registrando los niveles relativos de luz roja que le son necesarios,
ya que es esa luz la que ella necesita para la fotosíntesis. "En esta etapa hace todo la
posible para crecer más que la competencia". Dice Garry Ghitelam, de la Universidad
de Leicester.
Cuando florecer
Otro criptocromo descubierto hace pocos años por Tony Cashmore, de la Universidad
de Pennsylvania en Philadelphia, tiene la capacidad de activar una enzima llamada
chalcone sintetasa, que interviene en la síntesis de una amplia gama de pigmentos y
también en el control de numerosas genes. Por otra parte, Chentao Lin y sus
colaboradores de la Universidad de California en los Angeles, han comprobado que el
criptocromo 2, permite a la planta detectar la longitud del día, la que a su vez la faculta
para diferenciar las estaciones del año. Por ello, en un determinado período disminuye
o detiene el crecimiento vegetativo y comienza su desarrollo floral (al iniciarse la
primavera los días son más largos).
Recientemente, se han encontrado dos genes que no están asociados con los
criptocromos y cuya función es detectar la luz ultravioleta (entre 290 y 320
nanómetros). Para ello se activan dos genes que producen pigmentos decolorados
(quercitin y kaempferol). Ellos filtran la luz ultravioleta. Es decir, las plantas fabrican
sus propias cremas para no ser afectadas por la radiación ultravioleta.
El sentido del gusto
Pero las plantas para crecer no sólo necesitan energía solar, sino también nutrientes.
Para ello deben buscar una dieta balanceada en la tierra, donde están sus raíces.
Además de detectar el sabor, sus raíces tienen que buscar los sitios en que son más
abundantes las sales de nitrato y amonio. Brian Forde y Hamma Zhang, del Institute of
Arabel Craps Research en Rothamsted, Herfordshirel, han descubierto en la Arabidopsis
que sus raíces pueden "gustar" el suelo y así ubicar donde las sales de nitrato y amonio
son más abundantes. "Con esto economizan energía y recursos, haciendo que las raíces
crezcan preferentemente donde están los nutrientes que la planta necesita", dice
Forde.
En realidad, las plantas hacen bastante más que sólo ubicar sales. Stanley Roux y
colaboradores, de la Universidad de Texas en Austin, han descubierto en las raíces una
enzima llamada apirasa, que le permite "gustar" el Adenosin Trifosfato (ATP), que es
producido en el suelo por microorganismos y hongos. La molécula ATP es la que en la
naturaleza permite a los diferentes organismos acumular energía. Pues bien, la apirasa
capacita a la planta para robar a estos gérmenes el ATP, y convertirlo en nutrientes
fosforados que ella necesita. "Esta propiedad de utilizar ATP ajeno, es nueva", dice
Roux. Hasta lo que se sabía, cada célula producía su propio ATP.
El sentido del gusto también lo utiliza la planta tanto para su defensa como para el
ataque. Algunas plantas pueden reconocer el ataque de cuncunas, detectando en la
superficie de sus hojas el sabor de la saliva del insecto, y luego desencadenar un
mecanismo defensivo. James Tumlinson y sus colaboradores del Departamento de
Agricultura de los Estados Unidos, han descubierto que las plantas de maíz, betarraga y
algodón pueden detectar en sus hojas la presencia de la cuncuna "Spodeptera exigua",
y a partir de ello llamar a sus aliados para que la defiendan.
Es así como las hojas detectan una sustancia en la saliva del insecto, llamada volicitina,
y en respuesta, la planta secreta compuestos volátiles, llamados índoles y terpenos,
que se esparcen por el aire y atraen un parásito femenino (Cotesia marginiventris) que
viene en su ayuda y deposita sus huevos sobre la superficie de la cuncuna. Cuando
éstos eclosionan y crecen las larvas, éstas matan a la cuncuna que les sirven de
alimento.
Este mecanismo de detectar la saliva de la cuncuna, se gatilla cuando ya la planta ha
sido atacada. Lo que la planta necesita es detectar el ataque antes que este se
produzca, y para eso también existen mecanismos solidarios. En 1990, Bud Ryan y sus
colaboradores, de la Universidad del Estado de Washington en Pullman, descubrieron
que la planta de tomate podía activar genes defensivos si se pintaban sus hojas con
una sustancia llamada "Metil jasmonate". Para su sorpresa descubrieron que los
mismos genes defensivos se activaban en las plantas vecinas que no se habían pintado
con este producto. Investigaciones posteriores han demostrado que las heridas o
lesiones producidas en las plantas son el estímulo para que éstas produzcan el Metil
jasmonate. Con ello se desencadena una voz de alarma, que captada por las vecinas a
distancia, inician su propia defensa. Es decir, las plantas tienen la capacidad de
comunicarse entre ellas. Una vez generalizada la voz de alarma, cada una produce
sustancias químicas que repelen a los insectos o atraen predadores que los atacan. El
Metil jasmonate a menudo se usa en los perfumes, por lo que Ryan ha prohibido a las
mujeres que entran al invernadero que usen perfumes, ya que esto le hecha a perder
todos sus experimentos.
Las plantas huelen
Investigaciones recientes sugieren también que las plantas pueden oler el humo. Tudor
Thomas, del Institute of Arable Crops Research en Long Ashton, ha observado que
compuestos que están en el humo pueden gatillar la germinación de semillas
enterradas en el suelo. Así, pasado un incendio, la naturaleza se las ha arreglado para
que se inicie otra vez la reforestación. Trabajando con Johannes van Staden de Natal
en Pietermarizburg, Sud África, han realizado experimentos con semillas de lechugas,
apios y raps, demostrando que se pueden hacer germinar en la oscuridad si se exponen
a aguas saturadas con compuestos que contiene el humo. lncluso ya han puesto en el
mercado papeles filtro impregnados con sustancias químicas del humo para hacer
germinar semillas.
Las plantas tienen tacto
Pero también las plantas tienen el sentido del tacto. Así, plantas carnívoras (Dionaea
muscipula) sienten a la mosca posarse en sus hojas y reaccionan inmediatamente. Las
plantas trepadoras, como los guisantes y habas, aferran sus dentrilos a una superficie
sólida para trepar. Pareciera que todas las plantas tienen este sentido táctil,` pero en
algunas es más desarrollado que en otras.
Las plantas ordinarias necesitan del sentido del tacto para responder a la fuerza del
viento, que les puede producir un daño considerable en el follaje. Cuando una planta de
maíz se somete a una agitación diaria por 30 segundos, la cosecha disminuye entre un
30 a 40%, porque la planta tiene que gastar mucha energía para hacerse más
resistente. Por el contrario la cosecha se incrementa si la planta está en el interior de
un invernadero.
Los investigadores están tratando de descifrar el mecanismo por el cual este sentido
táctil le permite a la planta incrementar su resistencia. La mayor parte de las
investigaciones se han concentrado en el ion calcio. Cuando la planta se agita, este
movimiento se trasmite a las vacuolas, que son espacios interiores que actúan como
silos químicos. Tony Trewavas, de la Universidad de Edimburgo, ha logrado introducirle
a las plantas genes derivados de medusas que producen proteínas sensibles al calcio.
La proteína llamada aequorin, tiene la propiedad de hacerse luminiscente cuando capta
iones calcio. De este modo se pueden notar los cambios de la planta cuando ésta se
mueve empujada por el aire. La salida de calcio es el primer indicador que pone de
manifiesto la respuesta de la planta cuando ésta ha sido tocada. En una segunda etapa,
el ion calcio activa genes que hacen a la planta más fuerte.
Las plantas pueden oír
Es un hecho que las plantas pueden ver, gustar, oler y tocar, pero ¿es posible que
puedan oír? Hace dos años Mordecai Jaffe, de la Universidad Wake Forest en Carolina
del Norte, construyó un instrumento que puede trinar a distintos volúmenes, y que al
hacerla sonar alrededor de 2 kilohertz, que es más o menos lo mismo que la voz
humana, y entre 70 y 80 decibeles, que es un poco más fuerte que el hablar, observó
que una planta de guisante enana dobló su crecimiento. "También observamos que en
semillas viejas de rábano, que se habían mantenido en refrigeración, aumentaba la
germinación", dice Jaffe. Normalmente germina el 20% de las semillas, pero en esta
experiencia germinó el 80%.
Jaffe sospecha que la hormona vegetal llamada ácido giberélico, que normalmente hace
crecer las raíces y también germinar la semilla, está comprometida en esta respuesta
de "oído". Ello porque cuando en otra experiencia Jaffe inhibió la producción de esta
hormona, no se produjo el efecto. "Pensamos que el sonido induce la producción de
ácido giberélico, y debido a ello se incrementa el crecimiento y favorece la
germinación", dice Jaffe. Se sabe que el ácido giberélico se sintetiza en las hojas de las
plantas, por lo que parece lógico pensar que allí estarían los receptores para el sonido.
Esto significaría que las antiguas historias que cuentan que al hablarle a las plantas,
éstas crecen mejor... Según Jaffe, para conseguir esto habría que sentarse al lado de la
planta y hablarle por muchos días, por lo que no seria práctico. Pero en todo caso,
como precaución, si tiene un secreto, no se lo cuente a nadie delante de una planta.
Todo ella está cambiando completamente el concepto que teníamos de las plantas. No
seria raro que también tengan inteligencia.
Información tomada del artículo de Andy Coghlan.
New Scientist, septiembre 26, 1998.
Bibliografía adicional:
1. Chentao Lin y colaboradores: Regulation of flowering time by Arabidopsis
photoreptors. Science, vol. 279, p. 1360, año 1998.
2. James Tumlinson: Herbivore-infested plants selectively attract parasitoids. Nature,
vol. 393, p. 570, año 1980.
3.-Hanma Zhang y cal.: An Arabidopsis MADS box gene that controls nutrien induced
changes in root architecture. Science, vol. 279, p. 407, año 1988.
4.-Mordecall Jaffe: The effect of continuous sound on the germination and growth of
plants. Plants in Space Biology. Institute of Genetic Ecology, Tohoku University, Japón,
1996.
5.-Garry Wehitelam: Light signalling in Arabidopsis. Plant Physiology and Biochemestry,
Vol. 36, p. 125, 1998.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl