Se sabe que las plantas poseen mecanismos de defensa a través del aire desde la década de 1980. Recientemente, un equipo de investigación japonés no sólo demostró esta sutil forma de comunicación, sino que también capturó visualmente cómo funciona.
Cuando están estresadas o amenazadas, las plantas "gritan" y liberan una pequeña sustancia volátil que les permite a otras plantas saber que algo anda mal. Un nuevo estudio explica cómo funciona este mecanismo de defensa y cómo las plantas verdes envían mensajes de advertencia a través de compuestos orgánicos volátiles (COV) específicos.
El estudio explica que las plantas dañadas mecánicamente liberan compuestos orgánicos volátiles que pueden inducir diversas respuestas de defensa en las plantas vecinas. Esta señalización basada en COV está diseñada para proteger a las plantas de amenazas ambientales. Sin embargo, hasta ahora, los mecanismos precisos de la transducción sensorial de COV siguen siendo en gran medida desconocidos.
Un equipo especializado en biología molecular de la Universidad de Saitama, dirigido por Yuri Aratani, ha desarrollado un método de obtención de imágenes innovador. Investigadores japoneses instalaron una bomba para transportar compuestos orgánicos volátiles liberados por plantas dañadas o dañadas por insectos a plantas intactas, y utilizaron microscopía de fluorescencia para observar el proceso de transferencia de información bioquímica en curso.
Los científicos alimentaron a orugas (Spodopteralitura) para que comieran las hojas de las plantas de tomate y Arabidopsis thaliana, una mostaza común. Luego, los COV liberados se transfirieron a una segunda planta de Arabidopsis libre de insectos. Las plantas fueron modificadas genéticamente para expresar un biosensor fluorescente en sus células que emite una fluorescencia verde cuando hay presente un flujo de iones de calcio.
Los investigadores confirmaron que este método de señalización del calcio es también una forma de comunicación utilizada por las células humanas y también es eficaz en la comunicación de las plantas. El estudio explica que cuando las plantas sanas reciben compuestos orgánicos volátiles de plantas dañadas, envían pulsos de señales de calcio que se propagan a través de las hojas.
Los investigadores identificaron dos compuestos diferentes en el aire, conocidos como "volátiles de las hojas verdes" (Z-3-HAL y E-2-HAL), que son responsables del aumento de las concentraciones de calcio en las hojas en las células protectoras, las células del mesófilo (el tejido interno de la hoja) y las células epidérmicas (la capa más externa). Cuando se trató con una hormona vegetal que cierra los estomas (los pequeños agujeros a través de los cuales las plantas "respiran" dióxido de carbono del aire), el proceso de señalización del calcio se atenuó significativamente.
Masatsugu Toyota, biólogo de la prefectura de Saitama, cree que esta investigación finalmente desentraña la compleja historia de "cuándo, dónde y cómo" las plantas responden a los mensajes de advertencia en el aire. Toyota afirma que esta red de comunicación etérea, invisible para los humanos, desempeña un papel fundamental en los mecanismos de defensa de las plantas.