Revelan cómo las plantas emiten señales a largas distancias cuando están peligro

 

Las plantas poseen un sistema de señalización que se activa cuando es herida en algún lugar. Cuándo esto sucede, el resto de la planta activa sus respuestas de defensa, sin embargo, no se sabía qué había detrás de este sistema.

Los investigadores conocían que, por ejemplo, si enrollas una hoja, se obtiene una carga eléctrica que se propaga a través de la planta, pero desconocían qué desencadenaba esa carga eléctrica y cómo se mueve a lo largo de la planta.

Se sospechaba que el calcio era el que producía esta carga y su propagación. Pero, los científicos también sabían que este compuesto es ubicuo en las células; frecuentemente actúa como una señal sobre un entorno cambiante.

Y debido a que el calcio lleva una carga, también puede producir una señal eléctrica. Pero el calcio es efímero, se dispara y se sumerge en la concentración rápidamente. Así que los investigadores necesitaban una forma de ver el calcio en tiempo real para lo cual idearon un procedimiento.

Masatsugu Toyota desarrolló plantas que mostraban calcio en una luz nueva. Las plantas producen una proteína que solo emite fluorescencia alrededor del calcio, lo que permitió a los investigadores rastrear su presencia y concentración.

Luego provocaron mordeduras de una oruga, cortes de tijera y heridas aplastantes; ante las cuales las plantas respondían. En respuesta a cada tipo de daño, las plantas se iluminan cuando el calcio fluye del sitio del daño a otras hojas. La señal se mueve rápidamente, alrededor de un milímetro por segundo. Eso es solo una fracción de la velocidad de los impulsos nerviosos de los animales, pero es muy rápida en el mundo de las plantas, lo suficientemente rápida como para extenderse a otras hojas en solo un par de minutos. En solo unos minutos más, los niveles de hormonas relacionadas con la defensa aumentaron en hojas lejanas. Estas hormonas de defensa ayudan a preparar la planta para futuras amenazas, por ejemplo, al aumentar los niveles de sustancias químicas nocivas para protegerse de los depredadores.

Investigaciones anteriores del científico ya habían demostrado que las señales eléctricas relacionadas con la defensa dependían de receptores para el glutamato, un aminoácido que es un neurotransmisor importante en los animales y también común en las plantas.

Se demostró que las plantas mutantes que carecen de receptores de glutamato también perdieron sus respuestas eléctricas a las amenazas. Es por esto que el equipo de Toyota observó el flujo de calcio durante las heridas en estas plantas mutantes y notaron que las plantas mutantes que interrumpen la señalización eléctrica también anulan por completo la señalización del calcio.

Mientras que las plantas normales brillan intensamente con ondas fluorescentes de calcio cuando sufren heridas, las plantas mutantes apenas emiten destellos marginales de luz. Estos resultados sugieren que el derrame de glutamato desde los sitios de la herida desencadena el estallido de calcio que se propaga por la planta.

Este estudio conectó décadas de investigación que ha revelado cómo las plantas, a menudo vistos como inertes, responden dinámicamente a las amenazas preparando tejidos distantes para enfrentar ataques futuros. El glutamato conduce al calcio, conduce a hormonas de defensa y altera el crecimiento y la bioquímica, todo esto sucede sin un sistema nervioso, destacaron los científicos.

El estudio ha sido publicado en la he revista Science.