Las plantas no pueden huir cuando el tiempo arrecia ni cuando se levantan vientos huracanados, llueve a cántaros o un herbívoro muerto de hambre empieza a masticar sus hojas. En cambio, tienen que percibir su entorno y adaptarse. Ahora, un estudio sueco revela qué es lo que ocurre en el interior de las plantas cuando se ven expuestas al tacto u otros estímulos físicos.

Para saberlo, los investigadores sometieron a estrés mecánico a un ejemplar de la especie Arabidopsis thaliana, una pequeña maleza con flores emparentadas con la mostaza y con la col. En sus experimentos, el equipo demostró que una cadena de tres proteínas conocidas como MAP quinasa se activaba en menos de un minuto y que, a continuación, enviaba señales que afectaban a la actividad de cientos y miles de genes que contribuían a su crecimiento.

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Según explican los autores, se sabe desde hace más de 25 años que la estimulación mecánica activa las MAP quinasas, pero faltaba la pieza esencial que le diera sentido a todo. Necesitaban conocer la señal que lo desencadena todo este proceso y entender cómo se relacionaba dicha reacción con el desarrollo posterior de la planta.

En menos de un minuto

“Las MAP quinasas son proteínas que actúan como mensajeras moleculares dentro de las plantas«, explica uno de los autores del estudio e investigador de la Universidad de Lund (Suecia), Viktor Johansson. “Cuando una planta experimenta una estimulación mecánica, una cadena de estas proteínas se activa muy rápido e influye en otras proteínas que cambian la actividad de los genes”.

Las MAP quinasas son proteínas que actúan como mensajeras moleculares dentro de las plantas

Viktor Johansson, autor del estudio e investigador de la Universidad de Lund (Suecia).

En los experimentos, apunta, esta vía se asoció con la activación de cerca de 800 genes involucrados en la respuesta temprana a la estimulación, pero los resultados mostraron que las MAP quinasas no fueron sensores en sí mismas. “No sabemos todavía cómo se detecta la señal mecánica inicial y se transmite; por lo que identificar esos ‘sensores’ sería interesante para alguna investigación futura”, aclara.

Vía de señalización

Los expertos emplearon el análisis genético para ver lo que ocurría en el interior de una planta tras una estimulación mecánica y vieron que los grupos de proteínas MAPKKK3/4/5, MKK4/5 y MPK3/6 crean una vía de señalización central.

Esta ruta, que se activa tras la estimulación mecánica, funciona como un dominó basado en proteínas, lo que permite controlar gran parte de la respuesta inicial de la planta al tacto.

Además, el estudio demostró que la vía de señalización influía en el crecimiento de las plantas cuando se veían expuestas a un estrés mecánico repetido. Este fenómeno se conoce como tigmomorfogénesis y muestra que la exposición recurrente al viento o a los ataques de herbívoros e insectos pueden alterar el crecimiento, la forma y la defensa de una especie vegetal.

A largo plazo, la estimulación mecánica conduce a cambios visibles de la planta; puede volverse más pequeña, más robusta o florecer más tarde

Huy Cuong, investigador de trabajo y experto en la universidad sueca.

“Es sorprendente que una señal iniciada en menos de un minuto pueda tener efectos tan generalizados”, afirma otro de los investigadores de trabajo y experto en la universidad sueca, Huy Cuong. “A largo plazo, la estimulación mecánica conduce a cambios visibles de la planta; puede volverse más pequeña, más robusta o florecer más tarde”, apunta.

El investigador pone el ejemplo de un árbol que crece en un acantilado donde sufre ventoleras muy fuertes. “Para manejar estas condiciones tan severas, crece más corto y grueso, un fenómeno que previene que se caiga a causa del viento”, ejemplifica.

De acuerdo con él, Johansson añade que tocar una planta de forma recurrente puede disparar cambios en la fosforilación de proteínas, señalización de calcio, señalización hormonal y expresión génica; por lo que en situaciones dónde hay herbívoros intentan defenderse mediante su crecimiento y fisiología interna.

¿Qué es la tigmomorfogénesis?

Por otro lado, la tigmomorfogénesis es el proceso por el cual la estimulación mecánica cambia el crecimiento y el desarrollo de una planta. En concreto, esta palabra explica cómo el tacto o el estrés mecánico pueden dar forma a estos seres vivos.

“Esto es, por lo tanto, algo muy diferente de la respuesta molecular rápida que nosotros hemos estudiado después de tocar una planta”, señala Johansson. “La señalización comienza en pocos segundos pero los cambios resultantes en el crecimiento de la planta toman mucho más tiempo en desarrollarse”, explica.

Durante sus experimentos, los especímenes desarrollaron rosetas más pequeñas y mostraron una floración retrasada. “Las tocamos dos veces al día y tras dos semanas, pudimos medir la reducción en el tamaño de la flor”, aclara.

Las tocamos dos veces al día y tras dos semanas, pudimos medir la reducción en el tamaño de la flor

Viktor Johansson, autor del estudio e investigador de la Universidad de Lund (Suecia).

Los resultados del estudio aportan nuevos conocimientos sobre cómo las plantas perciben su entorno físico y se adaptan a él. A largo plazo, la investigación podría contribuir a comprender mejor cómo las plantas hacen frente al estrés mecánico y cómo las condiciones ambientales influyen en su crecimiento

Sin embargo, todavía se necesitan muchos más estudios antes de que los resultados puedan aplicarse en la agricultura, aunque otras investigaciones han demostrado que la rotación controlada de los cultivos de cereales puede proteger a las plantas contra el acame y la sequía.

“Las plantas pueden parecer inmóviles y pasivas, pero están siempre atentas a lo que ocurre a su alrededor” indica Johansson. “Al comprender los mecanismos moleculares que subyacen a estas señales, podemos entender mejor cómo las plantas se adaptan a su entorno y hacen frente a condiciones cambiantes como el cambio climático”, concluye.