Descubren las señales químicas que ayudan a las plantas a evitar la deshidratación

Un equipo internacional de científicos identificó los mensajeros moleculares que regulan el metabolismo de las plantas, en particular la apertura de sus estomas. La investigación fue publicada en la revista Nature Plants.

El avance, liderado por la Universidad Estatal de Pensilvania, reveló que determinados azúcares y el ácido maleico actúan como señales principales que controlan la apertura de los estomas, diminutos poros en las hojas responsables de absorber dióxido de carbono (CO₂) y liberar vapor de agua.

Este descubrimiento, publicado el 25 de agosto, supone un hito en el estudio de la fisiología vegetal.

Azúcares y ácido maleico: señales decisivas

El equipo identificó sacarosa, fructosa y glucosa, junto con el ácido maleico, como los mensajeros que informan a la planta sobre cuándo abrir sus estomas. Estas moléculas permiten que el vegetal ajuste el equilibrio entre la entrada de CO₂, esencial para la fotosíntesis, y la salida de vapor de agua.

A falta de regulación, este proceso puede conducir a la deshidratación. Hasta ahora, la existencia de una señal química para esta función era solo una hipótesis no confirmada.

Los estomas, descritos como “bocas” microscópicas en la superficie de las hojas, cumplen una función central en la vida de las plantas. Al abrirse, facilitan la entrada de CO₂ para la producción de carbohidratos, de donde obtienen su energía.

Sin embargo, esta apertura implica inevitablemente la pérdida de agua, lo que obliga a las plantas a mantener un equilibrio para sobrevivir en condiciones ambientales adversas.

La investigación comprobó que los azúcares y el ácido maleico funcionan como señales internas que permiten a las células oclusivas, encargadas de abrir y cerrar los estomas, tomar decisiones esenciales para la supervivencia.

Experimentos y hallazgos

El equipo realizó experimentos con Arabidopsis thaliana (berro oreja de ratón) y Vicia faba (haba). Extrajeron el fluido apoplástico, el líquido que circula entre las células de las hojas, de plantas expuestas a luz roja, que estimula la fotosíntesis, y a oscuridad.

Analizaron la composición química de ese fluido, al identificar 448 compuestos diferentes, una cantidad nunca antes registrada. Este análisis permitió aislar los metabolitos que aumentaban bajo la luz roja, con los azúcares y el ácido maleico entre los más destacados.

Posteriormente, sometieron las capas externas de las hojas a luz, tanto en presencia como en ausencia de azúcares, y observaron que estos compuestos promovían la apertura de los estomas en la epidermis aislada bajo luz roja.

En experimentos con hojas completas, al suministrar azúcares y medir tanto la absorción de CO₂ como la pérdida de agua, comprobaron que estos mensajeros inducían una mayor apertura estomática.

Pruebas sobre células individuales revelaron que los azúcares activaban los mecanismos moleculares de control que ejercen las células oclusivas sobre los estomas.

Relevancia y proyección agrícola

El alcance de este descubrimiento trasciende la mera identificación de nuevos compuestos. La autora principal, Sarah Assmann, afirmó que el hallazgo brinda la primera visión integral del proceso de comunicación interna que permite a las plantas coordinar su metabolismo con su entorno.

Assmann indicó que la identificación de cientos de metabolitos en el fluido apoplástico abre puertas para investigar otras moléculas señalizadoras implicadas en procesos biológicos esenciales.

Las implicaciones para la agricultura moderna son claras. Comprender cómo las plantas regulan la apertura de sus estomas podría facilitar el desarrollo de cultivos más resistentes a la sequía y al estrés térmico, condiciones cada vez más comunes por el cambio climático.

La manipulación de estos mensajeros moleculares podría dar lugar a plantas capaces de conservar su rendimiento bajo situaciones adversas, lo que resulta clave para la seguridad alimentaria.

A diferencia de los animales, las plantas no pueden desplazarse para escapar de condiciones desfavorables, por lo cual dependen de mecanismos internos avanzados para adaptarse y sobrevivir.