Un nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha resuelto un enigma centenario sobre cómo las plantas señalan internamente el estrés.
Al comprender cómo funcionan los sistemas de comunicación de las plantas, el equipo podría comenzar a explotar esas señales para crear plantas que puedan comunicarse con las personas y entre sí, y que estén programadas para responder a factores estresantes específicos.
La solución reside en la presión negativa que existe dentro de la vasculatura de una planta, necesaria para retener el agua dentro de sus tallos, raíces y hojas cuando está seca. Los factores estresantes alteran el equilibrio de presión dentro de la planta, lo que a su vez genera movimiento en el fluido vegetal que puede transportar señales mecánicas y químicas por toda la planta para contrarrestar un factor estresante y restablecer el equilibrio.
Lea también: La importancia de las flores en Medellín y cinco que se pueden ver en todo el año
Comprensión mecanicista
“Estamos tratando de construir un conocimiento fundamental para comprender cómo se produce la comunicación en las plantas”, afirmó en un comunicado Vesna Bacheva, primera autora, asociada postdoctoral en CROPPS (Center for Research on Programmable Plant Systems) de la Universidad de Cornell. “Nuestro marco proporciona una comprensión mecanicista de lo que impulsa las señales de un lugar a otro y explica cómo se propagan las señales mecánicas y químicas”.
“Es un avance muy importante en un área sorprendentemente incipiente en cuanto a la verdadera comprensión mecanicista”, afirmó Stroock.
Hace más de un siglo, los científicos comenzaron a cuestionar cómo las plantas podrían transmitir señales de una parte a otra para generar una respuesta a los factores estresantes. Algunos científicos plantearon la hipótesis de que quizás las plantas utilizaban hormonas o sustancias químicas para comunicarse, mientras que otros sugirieron que utilizaban señales mecánicas.
Cambios en la presión
Bacheva y sus colegas han desarrollado un modelo predictivo y un marco unificado que explica cómo se transmiten las señales mecánicas y químicas a través de las plantas cuando los factores estresantes provocan cambios en la presión.
La vasculatura de las plantas está formada por un sistema de tubos sometidos a presión que ejercen presión sobre los tejidos elásticos. Cuando una planta sufre una herida, como cuando una oruga muerde una hoja, se produce un cambio de presión que puede provocar respuestas acopladas posteriores.
Los investigadores sugieren que los cambios de presión pueden provocar un flujo masivo de agua a través de la planta que transporta las sustancias químicas liberadas por las células en el lugar de la herida al resto de la planta. Una hipótesis es que estas sustancias químicas podrían desencadenar la producción de un ácido tóxico que repele a los insectos. Los cambios de presión también podrían provocar la apertura de canales mecanosensibles ubicados alrededor de la vasculatura y la liberación de calcio u otros iones con efectos posteriores. Un flujo de calcio podría entonces inducir la expresión de genes que forman parte de una respuesta defensiva.
“Estamos intentando desarrollar plantas indicadoras que nos indiquen qué están experimentando en ese momento”, explicó Bacheva. Estas incluyen plantas pigmentadas que cambian de color o plantas fluorescentes que se iluminan cuando necesitan agua. El objetivo final es lograr una comunicación bidireccional, de modo que una planta indicadora no solo pueda comunicar que necesita agua, sino que un agricultor también pueda informar a una planta de que podría estar seca durante muchos días y que debería utilizar el agua de forma más eficiente.
Entérese de más: ¿Qué árboles resisten mejor la contaminación en Medellín? Un estudio de la UdeA lo revela
