Imperceptibles para nosotros, las plantas están rodeadas de una fina niebla de compuestos aéreos que utilizan para comunicarse y protegerse. Al igual que los olores, estos compuestos repelen a los herbívoros hambrientos y advierten a las plantas vecinas de la llegada de agresores.

Los científicos conocen estas defensas desde la década de 1980 y las han detectado en más de 80 especies vegetales. Ahora, un equipo de investigadores japoneses ha desplegado técnicas de imagen en tiempo real para revelar cómo reciben y responden las plantas a estas alarmas aéreas.

Esto suponía una gran laguna en nuestra comprensión del parloteo de las plantas: sabíamos cómo envían mensajes, pero no cómo los reciben.

¿Cómo se comunicaron las plantas?

Las plantas liberan COV a la atmósfera cuando son dañadas por insectos. Las plantas vecinas intactas detectan los COV y activan respuestas de defensa preventiva contra los insectos. Crédito de imagen: Masatsugu Toyota / Saitama University

En este estudio, Yuri Aratani y Takuya Uemura, biólogos moleculares de la Saitama University (Japón), y sus colegas instalaron una bomba para transferir los compuestos emitidos por las plantas heridas y asoladas por insectos a sus vecinas no dañadas, y un microscopio de fluorescencia para observar lo que ocurría.

Se colocaron orugas (Spodoptera litura) en hojas cortadas de tomateras y Arabidopsis thaliana, una mala hierba común de la familia de la mostaza, y los investigadores observaron las respuestas de una segunda planta de Arabidopsis intacta y sin insectos a esas señales de peligro.

Estas plantas no eran malas hierbas ordinarias: habían sido alteradas genéticamente para que sus células contuvieran un biosensor que emitía fluorescencia verde cuando se detectaba una afluencia de iones de calcio. Las células humanas también utilizan la señalización de calcio para comunicarse.

El equipo utilizó una técnica similar para medir las señales de calcio en un estudio del año pasado sobre plantas fluorescentes de Mimosa pudica, que mueven rápidamente sus hojas en respuesta al tacto para evitar a los depredadores.

Esta vez, el equipo visualizó cómo respondían las plantas al ser bañadas en compuestos volátiles, que las plantas liberan a los pocos segundos de sufrir una herida.

No fue un montaje natural; los compuestos se concentraron en una botella de plástico y se bombearon sobre la planta receptora a un ritmo constante, pero esto permitió a los investigadores analizar qué compuestos había en la penetrante mezcla.

Pueden ver las impresionantes imágenes del proceso de comunicación entre las plantas en el siguiente video:

Como puede verse en el vídeo anterior, las plantas intactas recibieron los mensajes de sus vecinas heridas alto y claro, respondiendo con ráfagas de señales de calcio que ondulaban por sus hojas extendidas.

Descubrieron compuestos que inducían señales en las plantas

Analizando los compuestos transportados por el aire, los investigadores descubrieron que dos compuestos llamados Z-3-HAL y E-2-HAL inducían señales de calcio en Arabidopsis.

También identificaron qué células son las primeras en responder a las señales de peligro mediante la ingeniería de plantas de Arabidopsis con sensores fluorescentes exclusivamente en células de la guarda, mesófilas o epidérmicas.

Las células protectoras son células con forma de judía en la superficie de las plantas que forman los estomas, pequeños poros que se abren a la atmósfera cuando las plantas “respiran” CO2. Las células mesófilas son el tejido interno de las hojas, y las células epidérmicas son la capa más externa o piel de las hojas de las plantas.

La configuración experimental para visualizar la señalización del calcio en las hojas de Arabidopsis. Crédito de imagen: Aratani et al. Nature Communications

Cuando las plantas de Arabidopsis se expusieron al Z-3-HAL, las células de guarda generaron señales de calcio en un minuto aproximadamente, tras lo cual las células mesófilas captaron el mensaje.

Es más, el tratamiento previo de las plantas con una fitohormona que cierra los estomas redujo significativamente la señalización de calcio, lo que sugiere que los estomas actúan como las “fosas nasales” de la planta.

Masatsugu Toyota, biólogo molecular de la Saitama University (Japón) y autor principal del estudio, dijo en un comunicado:

“Por fin hemos desvelado la intrincada historia de cuándo, dónde y cómo responden las plantas a los ‘mensajes de alerta’ aéreos de sus vecinos amenazados.

Esta etérea red de comunicación, oculta a nuestra vista, desempeña un papel fundamental para salvaguardar a tiempo a las plantas vecinas de amenazas inminentes”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Nature Communications.

Fuente: phys.org

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