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Las plantas imitan al sistema nervioso de los animales para defenderse

Usan los mismos componentes químicos para avisar de una agresión


Las plantas tienen un sistema de comunicación interno parecido al sistema nervioso de los animales. Usan los mismos componentes, glutamato y calcio, para avisar de una agresión y desencadenar una reacción defensiva.





Simon Gilroy. Foto: University of Wisconsin.
Simon Gilroy. Foto: University of Wisconsin.
Las plantas tienen un sistema de señalización molecular similar al que utiliza el sistema nervioso de los animales, por ejemplo cuando la planta es mordida por una oruga.

Lo ha descubierto una investigación de la Universidad de Wisconsin en Estados Unidos, publicada en la revista Science. Utilizó proteínas fluorescentes con la finalidad de observar la propagación de señales químicas a través de la planta, en respuesta a una situación de estrés.

Simon Gilroy, uno de los investigadores, explica en un comunicado : “Sabíamos que ese sistema de comunicación existe, y que si se hiere a una parte de la planta, se desencadenan sistemas de defensa en otras partes de la planta. Pero desconocíamos el origen de este sistema”.

El descubrimiento se ha producido por azar, ya que los científicos no estudiaban este sistema, sino el comportamiento de las planta por el efecto de la gravedad analizando sus variaciones de calcio.

El calcio es uno de los elementos fundamentales de las plantas, no sólo para su crecimiento, sino también para enviar señales que coordinan algunas actividades celulares. Como lleva una carga, puede producir una señala eléctrica. El problema es que su función es efímera y difícil de observar.

Por este motivo, los investigadores modificaron unas plantas mediante bioingeniería. De esta forma, consiguieron que produjeran una proteína que se vuelve fluorescente al contacto con el calcio. Así pudieron rastrear la presencia y concentración del calcio en el interior de la planta.

Entonces procedieron a exponer la planta a la mordedura de orugas, cortes de tijera y aplastamientos, con la finalidad de observar cualquier variación en el calcio dentro de la planta. Lo que ocurrió fue sorprendente: observaron cómo las plantas se encendían en la misma media en que el calcio (iluminado por la proteína fluorescente) se alejaba de la zona de la herida para avisar al resto de la planta.

Una vez que la señal de alarma ha llegado a todos los rincones, la planta empieza a liberar hormonas para protegerse de futuros ataques, por ejemplo sustancias que convierten a la planta en tóxica para los insectos.

Igual que en los animales

En los animales ocurre algo parecido: las células nerviosas reaccionan ante un ataque liberando ácido glutámico o glutamato, uno de los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas. El glutamato desencadena entonces un flujo de iones de calcio cargados eléctricamente que se difunden a través de las células informando de la alerta.

En las plantas ocurre algo parecido: las señales de alerta se propagan a través del organismo a partir del sitio donde se ha producido la herida. Lo hacen a una velocidad de un milímetro por segundo, una velocidad inferior a la de los animales, que alcanza los 120 milímetros por segundo. Pero esa velocidad es más que suficiente para hacer llegar la información a toda la planta.

Los científicos consideran que, al igual que ocurre en los animales, el glutamato es el que permite el flujo del calcio. En 2013, un estudio estableció que las plantas sin receptores de glutamato, no generan ninguna respuesta eléctrica.

La nueva investigación ha ido más lejos. Los científicos modificaron genéticamente plantas para hacerlas incapaces de generar glutamato y comprobaron que perdían la capacidad de hacer señales a distancia a través del calcio. Esta investigación confirma que, al igual que en el sistema nervioso de los animales, las plantas dependen también del glutamato para segregar el calcio y difundir la alarma.

Es decir, cuando una oruga muerde una planta, lo que ocurre es que las células del sitio de la herida producen glutamato y que cuando este aminoácido interactúa con los receptores adecuados, desencadena un flujo de iones de calcio que es el que activa los sistemas de defensa de la planta. El glutamato conduce al calcio, que a su vez libera las hormonas defensivas y altera el crecimiento y la bioquímica de la planta, todo sin un sistema nervioso.

Referencia

Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling. Masatsugu Toyota et al. Science  14 Sep 2018: Vol. 361, Issue 6407, pp. 1112-1115. DOI: 10.1126/science.aat7744


Lunes, 17 de Septiembre 2018
Redacción T21
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