“No sólo los animales son capaces de ver. Uno sabe que la luz es fuente de energía indispensable para fotosintetizar, pero lo que la mayoría no sabe es que también la luz es una gran fuente de señales para las plantas”, explica Hernán Boccalandro, profesor de Fisiología Vegetal en la UNCuyo e investigador del Coniceten en Fotobiología de plantas, quien en una entrevista con InfoUniversidades aclara cómo es el sistema de percepción lumínica de los vegetales y cuáles son las aplicaciones prácticas de este conocimiento.
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-¿Y para qué les sirven esas señales?
-La detección de estas señales lumínicas les permiten, por ejemplo, percibir la presencia de otras plantas vecinas, si están sombreadas o no, y si es el momento adecuado para florecer.
-Es decir que, además de ver, las plantas son “inteligentes”…
-Sí, hay un mecanismo que podríamos llamar “inteligente” en este proceso. Al detectar la intensidad de la luz, a través de unos fotorreceptores conocidos como fototropinas, pueden relocalizar los cloroplastos (órganos donde ocurre la fotosíntesis) de modo que si la luz es poca se coloquen de manera tal que intercepten la mayor cantidad de luz que alcanza a las células de las hojas. Mientras que, si la cantidad de luz es mucha y puede causar daño en la maquinaria fotosintética, favorece que se agrupen paralelos a la dirección de la luz incidente, evitando así que se generen daños oxidativos.
-¿Se puede decir que los fotorreceptores son los ojos de las plantas?
-Si consideramos a la visión en un sentido más amplio que al de formar una imagen, más bien como un mecanismo para percibir señales ambientales lumínicas que nos permiten conocer el medio que nos rodea, desde ya que los fotorreceptores de las plantas son sus ojos. De esa manera ajustan su crecimiento y desarrollo optimizando la captación de recursos actuales, pero lo más sorprendente es que también les permiten anticiparse a la competencia futura por luz, ya que son capaces de “ver” a otra planta cercana y elongar su tallo para posicionar sus hojas en sitios más altos, que le permitan competir mejor por luz respecto de sus vecinas.
-Y cuando se detectan ¿las plantas reconocen si son de la misma especie?
-Se detectan entre sí, independientemente de que sean o no de la misma especie. Muchos entendidos dicen que no hay peor competencia que la intraespecífica (es decir, entre organismos de la misma especie). En este sentido, la percepción de vecinas no sería una excepción a esta regla.
-Si las plantas cercanas compiten por la luz ¿existe un “darwinismo” que hace que algunas sobrevivan y otras no en esta competencia?
-Aquellas plantas que poseen mecanismos lo suficientemente sensibles para detectar tempranamente a otras van a correr con ventaja respecto de sus vecinas, ya sea dentro de una misma especie o entre diferentes. Está comprobado que poseer mecanismos como la detección de vecinas son adaptativos para muchas especies. Por supuesto que esta regla no vale para todos los ambientes y especies. Por ejemplo, plantas de un sotobosque ya están adaptadas a no evocar un síndrome de escape al sombreado, ya que difícilmente sea adaptativo para una especie herbácea de sombra intentar superar en altura al árbol que la sombrea.
-Y así como detectan la luz y a otras plantas ¿detectan animales o seres humanos?
-No, al menos a través de cambios en el ambiente lumínico. Esto no quiere decir que no detectan a otros organismos, sino que lo hacen a través de otras señales. Por ejemplo, pueden detectar rápidamente la saliva de los gusanos que comen sus hojas y desencadenar una respuesta sistémica antiherbívora con rapidez en toda la planta que fue atacada.
-¿De qué manera las plantas detectan la dirección de la luz?
-Aunque la mayoría desconoce el complejo mecanismo que hay detrás de la respuesta, todos sabemos que muchas plantas que crecen cercanas a una ventana “se tuercen” para captar más luz. Estas asombrosas respuestas de las plantas son conocidas como fototropismo. Básicamente, las fototropinas (que perciben una parte de la radiación UV, conocida como UV-A, y luz azul) son las responsables de detectar un gradiente de luz generado por la iluminación lateral de una planta y generar un gradiente de una hormona que induce a un mayor crecimiento en las células del lado sombreado y, por este motivo, el tallo se curva hacia la luz. Estos mismos fotorreceptores no sólo están en la parte aérea o vástago de la planta, también están en las raíces.
-¿Tienen también fotorreceptores u “ojos” en las raíces?
-Sí, también detectan luz en la raíz, para favorecer que se “escapen” para el lado contrario de donde perciben luz, aumentando las chances de la planta para absorber agua y nutrientes. Las raíces poseen fototropismo negativo. Es decir que detectan de dónde viene la luz y promueven el crecimiento para el lado contrario. En este caso, la detección de un gradiente de luz azul induce los cambios hormonales antes mencionados entre la parte iluminada y la no iluminada de la raíz. Al contrario de lo que sucede en la parte aérea de la planta, el lado iluminado crece más rápidamente que el sombreado y así, la raíz se dobla hacia el sitio más oscuro, es decir, hacia donde aumentan las chances de no desecarse, obtener agua y nutrientes y anclarse al suelo. Este tipo de respuestas es vital en plantas pequeñas que crecen en la superficie del suelo o entre la hojarasca.
-Con respecto a los colores ¿las plantas también distinguen tonalidades?
-Éste es un tema donde hay mucha escuela en Argentina; hay varios investigadores que son pioneros en este tema a nivel internacional. Entre ellos los grupos de los doctores Sánchez, Ballaré y Casal. Ballaré publicó en (la revista) “Science” un trabajo hecho en Argentina en 1990, que demostró que las plantas tienen fotorreceptores capaces de detectar a otras plantas, midiendo la proporción existente de dos colores (luz roja y rojo lejana). La luz rojo lejana es una porción del infrarrojo cercana al visible, que nosotros no somos capaces de ver, pero las plantas sí. Lo que sucede es que a medida que la luz solar atraviesa un tejido verde (como hojas), la clorofila de las hojas absorbe fuertemente la luz roja y azul que usa para la fotosíntesis y refleja y transmite algo de verde y en mucha mayor proporción luz rojo lejana.
-¿El tipo de luz que captan influye en su crecimiento?
-Sí. Las plantas tienen fotorreceptores como los fitocromos, que son capaces de detectar cuánta luz roja y cuánta luz rojo lejana hay en el ambiente. Si detectan poco rojo y mucho rojo lejano, esto les indica que hay otras plantas cercanas y, de ese modo, cambian la expresión de muchos genes que inducen un cambio en el patrón de crecimiento y desarrollo, provocando un síndrome de escape al sombreado. Este síndrome implica que la planta elongue su tallo, coloque las hojas de manera más erecta y favorezca de este modo la intercepción de luz. Lo más sorprendente es que no sólo detectan si están sombreadas o no, sino que basta que una planta esté cerca de otra para que se detecten o “vean” entre sí. Por supuesto que aquella que detecte antes a la otra y elongue más rápidamente sus tallos tiene más chances de ganar en la futura competencia por luz.
-Entonces ¿por qué vemos verdes a las plantas y no las vemos color rojo lejano si reflejan y transmiten más este último color?
-Nuestros ojos no tienen justamente fotorreceptores capaces de detectar esa porción del espectro electromagnético, pero sí detectamos muy bien el verde.
-¿Cuáles son las aplicaciones prácticas este conocimiento?
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-Por ejemplo, durante mi tesis de doctorado utilizamos plantas de papas con sus niveles de fotorreceptores alterados. Es decir, eran “ciegas, o al menos miopes” para detectar a sus vecinas. Estas plantas eran de menor tamaño, aún cuando se las cultivaba en densidades del doble de tamaño que las utilizadas comercialmente y, mientras que en las plantas normales su rendimiento por planta caía al incrementar la densidad del cultivo, las plantas ciegas mantenían su rendimiento. Por ejemplo, en la vid estamos viendo que los fotocromos ubicados en las uvas son cruciales para favorecer su pigmentación y, por ende, el manejo del ambiente lumínico puede afectar el grado de activación de los fotocromos, alterando la calidad de las uvas. Los tomates de plantas transgénicas con más fitocromos en sus frutos son más coloridos que los de plantas normales.