Plantas y humanos… características en común

Nidia Sánchez León^1,2 y Eric Hernández Domínguez^1,3

Las plantas al igual que los humanos responden a los ciclos de luz y obscuridad, de transmiten impulsos eléctricos, además, sorprendentemente también emiten sonidos.

Si alguien te dijera que el funcionamiento del cuerpo humano se parece al de otrosmamíferos como los ratones, conejos o monos, tal vez no te cause gran sorpresa, después de todo estos animales son utilizados como modelos para el desarrollo de medicinas. Pero, si te dijeran que existen fenómenos que suceden en el cuerpo humano y que también suceden en las plantas ¿Te sorprenderías?, pues así es, y ahora te lo cuento en tres interesantes ejemplos:

Transmisión de impulsos eléctricos

Los humanos somos capaces de percibir diferentes sonidos, cambios de temperatura o bien diferenciar entre sabores, gracias a que nuestro sistema nervioso se encarga de transmitir señales entre el cerebro y los diferentes órganos del cuerpo a través de impulsos eléctricos generados por las neuronas¹ (Figura 1). Si bien es cierto que las plantas no poseen neuronas, sí utilizan las señales eléctricas parecidas a los impulsos nerviosos, para responder al ataque por insectos o herbívoros, como también se le conoce. Cuando las plantas detectan la presencia de los insectos, se inicia la generación de compuestos químicos conocidos como jasmonatos, que son moléculas que se encargan de activar los mecanismos de defensa de las plantas (Figura 1). Estos compuestos son tan importantes, que su ausencia vuelve a las plantas muy vulnerables a la depredación. En un inicio, los jasmonatos solo se producen en el sitio del ataque, pero al enviarse señales mediadas por impulsos eléctricos a tráves de la planta, minutos más tarde también son producidos en regiones distantes. Este tipo de reacción es esencial para que la planta se pueda defender del ataque de los insectos.

En casos particulares, como el de Dionea muscipola (Venus atrapamoscas) una planta carnívora, o en el caso de la Mimosa púdica (Dormilona), los impulsos eléctricos provocan que sus hojas se cierren en fracciones de segundos, lo que les permite a la Venus atrapar insectos para alimentarse y a la Dormilona volverse menos visibles para sus depredadores.

Fig 1. A) Esquema de las neuronas. El sitio donde se unen dos neuronas es conocido como sinapsis y es aquí donde el impulso eléctrico proveniente del cuerpo celular de la primera neurona activa la secreción de sustancias químicas conocidas como neurotransmisores, que ayudan a que el impulso continúe a la siguiente neurona. B) Las plantas al ser atacadas por insectos (ej. Hormigas), activan la síntesis de jasmonatos (ej. Ácido jasmónico), tanto en el sitio del ataque como en lugares distantes (círculo amarillo) a los cuales llegan los mensajes de alerta a través de impulsos eléctricos. Imagen: Nidia Sánchez 

Ciclo circadiano

Las plantas al igual que los humanos tienen un reloj biológico que les permite reconocer el día y la noche, este periodo diario conocido como ritmo circadiano se refiere a los ciclos biológicos que suceden cada 24 horas y que están fuertemente influenciados por la presencia y ausencia de luz. En los humanos permite que diariamente nuestro cuerpo pase de un estado de vigilia en el día al de sueño por la noche². Cuando algo interrumpe o altera este ciclo, se evita el sueño restaurativo pudiendo dar lugar al insomnio, que en casos extremos genera depresión, desorden bipolar o bien el potencial de enfermedades neurodegenerativas³. Cuando hablamos del ciclo circadiano en las plantas hablamos de los ciclos de luz-oscuridad y de su importancia al influir en los procesos como la fotosíntesis. La fotosíntesis consta de dos etapas: una etapa luminosa donde la energía de la luz es absorbida por la clorofila y almacenada, a la vez que a partir de moléculas de agua se genera el oxígeno que respiramos. En la segunda etapa, conocida como etapa oscura, la energía almacenada servirá a las plantas para fijar dióxido de carbono del ambiente y sintetizar diversas moléculas como los carbohidratos que consumimos⁴. Otra consecuencia del ciclo circadiano de las plantas es el periodo de la floración y por lo tanto de la generación de frutos y semillas, y que ocurre en las estaciones de primavera y verano (días largos). Si algún cultivo es afectado en los ciclos de luz-oscuridad entonces florecerán en estaciones de días cortos como el invierno, comprometiendo así su producción⁵.

Emisión de sonidos

No nos referimos al ruido que hacen las hojas cuando las agita el viento o son golpeadas por la lluvia. Nos referimos a la capacidad que tienen las plantas de emitir sonidos de ondas ultrasónicas⁶. Dichos sonidos no solo se producen cuando las plantas son sometidas a algún estrés, sino que sorprendentemente el sonido de una planta estresada por falta de agua es diferente al de una planta afectada por un daño mecánico (Figura 2). Si bien la frecuencia de los sonidos de ondas ultrasónicas se encuentra por encima del sonido audible para los humanos, estos sí pueden ser detectados por insectos o incluso otras plantas, por lo que se propone como un mecanismo de comunicación entre plantas, que serviría para alertar de las condiciones ambientales, como sequía o ataques de organismos depredadores⁶.

Fig 2. Detección de sonidos provenientes de las plantas. Las plantas de tomate y tabaco en condiciones normales de riego y con poca agua se colocaron al interior de cajas acústicas, donde por medio de micrófonos se pudieron detectar sonidos ultrasónicos emitidos por las plantas. Imagen: Nidia Sánchez

Entonces ¿Te sorprendiste?

Referencias

• Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child health and human development. ¿Cuáles son las partes del sistema nervioso? (2023). https://espanol.nichd.nih.gov/salud/temas/neuro/informacion/partes
• Circadian rythm. What it is, what shapes it, and why it's fudamental to getting quality sleep. (2023). https://www.sleepfoundation.org/circadian-rhythm
• MedlinePlus National Library of Medicine (US). Degenerative nerve diseases. (2023). https://medlineplus.gov/degenerativenervediseases.html
• Photosynthesis. (2023) https://khanacademy.org/science/ap-biology/celullar-energetics/photosynthesis/v/photosynthesis
• Song YH, Shim JS, Kinmoth-Schultz H & Imaizumi T. (2015) Photoperiodic flowering: Time measurement mechanism in leaves. Annu Rev Plant Biol. 66:441-46.
• Itzhak Khait,Ohad Lewin-Epstein,et al. (2023). Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative. Cell 186, 1328–1336.

Slider: Algunos fenómenos fisiológicos se comparten entre plantas y humanos. Fotos: Nidia Sánchez

"La opinión es responsabilidad de los autores y no representa una postura institucional"

¹Instituto de Ecología. Red de Estudio Moleculares Avanzados. Laboratorio de Proteómica

²Estancia Posdoctoral por México 

³Investigador por México del CONAHCYT