¿Son tímidas las plantas?

Enrique Ibarra-Laclette, Claudia-Anahí Pérez-Torres, Mizraim Olivares Miranda, Emanuel Villafán

Algunas personas podrían pensar que las plantas por ser organismos sésiles (que viven fijas en el suelo) son quizá algo aburridas. Sin embargo, es debido a esta característica que las plantas a lo largo de su evolución han desarrollado diversos mecanismos para adaptarse y defenderse de su entorno.

Así pues, las plantas son capaces de responder y adaptarse a los cambios de temperatura, la intensidad de luz, la falta de agua e incluso al tipo de suelo. Además, cuentan con un arsenal que les permite hacer frente al ataque de insectos herbívoros y otros patógenos. Por ejemplo, algunas plantas son capaces de engrosar la cutícula que recubre la pared celular o sintetizar compuestos bioactivos con propiedades repelentes o insecticidas. Incluso, algunas pocas especies son capaces de realizar movimientos inmediatos al sentir el tacto; tal es el caso de la planta carnívora Venus atrapa moscas (Dionaea muscipula) o la planta perene sub arbustiva comúnmente conocida como tímida, vergonzosa, sensitiva o dormilona (Mimosa pudica). D. musciplula tiene hojas modificadas con forma dentada que funcionan como trampas y se cierran para capturar a sus presas. Por su parte M. pudica, posee hojas alternas compuestas, es decir, de 15 a 20 pares de hojillas que apretadamente se acomodan en un corto eje principal (raquis). En ambos casos, estas estructuras pueden moverse y ante dicha característica es inevitable el preguntarse: ¿cómo pueden estas especies, sin tener neuronas, cerebro o músculos, ser sensibles y realizar estos fascinantes movimientos?

Un trabajo realizado por investigadores del Instituto Nacional de Biología Básica en Okazaki Japón finalmente ha dado una respuesta. En M. pudica tras un estímulo, ya sea el tacto o herida, una rápida movilización de iones de calcio (Ca²⁺) inicia el proceso y ayuda a estas plantas a plegar sus hojas en aras de defenderse de los insectos hambrientos. Esta avalancha en respuesta a dicho estímulo inicia con un estadillo de Ca²⁺ que ocurre en la zona dañada y viaja rápidamente por las nervaduras de las hojas hasta un órgano en la base del pedúnculo llamado pulvino o pulvínulo, el cual actúa como un motor. Un aumento de Ca²⁺ en cada pulvino se traduce en un cambio en el potencial de señales eléctricas, ocasionando el plegamiento (Figura 1).

Hojas compuestas de M. pudica. Completamente “abiertas” previo al tacto (A), algunas décimas de segundo después el tacto (B) y completamente “cerradas” tras percibir el estímulo (C)

Para poder estudiar este fenómeno, conocido también como sismonastia fue necesario desarrollar mediante edición genética, plantas capaces de sintetizar un biosensor basado en una proteína verde fluorescente que se une al Ca²⁺ y revelar así la presencia de este en las células de las plantas, luego simplemente dañaron la punta de una de sus hojas y observaron lo que sucedía. Para comprobar que una entrada de Ca²⁺ en las células del pulvino desencadena el plegamiento, los investigadores sometieron a las hojas a una solución que contenía iones de lantano, los cuales bloquean los canales de calcio, y así observaron que las plantas ya no respondían al tacto.

Esta elegante investigación es uno de los primeros indicios que permiten explicar cómo Mimosa pudica cierra sus hojas apenas 0.1 segundos después de la llegada de las señales de Ca²⁺ al órgano motor (el pulvino). El cierre de las hojas, consecuencia de este movimiento en el órgano motor, tiene la intención de ahuyentar al insecto o aparentar tener hojas muy pequeñas, para así evitar que continue el mordisqueo de esta.

M. pudica también “cierra” sus hojas durante la noche, razón por la cual se le conoce también como dormilona. Esto lo hace a través de un movimiento que es conocido como nictinastia y que obedece a la capacidad que tienen muchas plantas para que sus flores y hojas adopten distintas posiciones en relación con el día y la noche (Figura 2). Este movimiento que obedece al ritmo circadiano dista de aquel previamente descrito que genera un cambio del ángulo de la hoja provocado por la pérdida de turgencia de las células del pulvino, mismo que ocurre en consecuencia de un estímulo (daño o tacto) y que es percibido a distancia y donde la señal rápidamente viaja para generar la respuesta.

Fenómeno de nictinastia en las hojas de M. pudica. Completamente “abiertas” durante el día (izquierda), “cerradas” durante la noche (derecha)

Todavía queda mucho por aprender sobre el proceso que pone en movimiento a las hojas de estas plantas, pues aún se desconoce que ocurre después de la señal de calcio. Además aún falta entender cómo se controla el contenido de agua que ocasiona el cambio de turgencia en las células de pulvino, un fenómeno que determina finalmente si las hojas se extienden o se pliegan. Estas y otras interrogantes son aún retos sin resolver que plantean estos fascinantes sistemas que, como la mayoría de las especies vegetales, distan mucho de ser “aburridas”.

Referencias

Bakshi A, Swanson SJ, Gilroy S. A touchy subject: Ca²⁺ signaling during leaf movements in Mimosa. Cell Calcium. 2023; 110:102695. doi: 10.1016/j.ceca.2023.102695.

Hagihara T, Mano H, Miura T, Hasebe M, Toyota M. Calcium-mediated rapid movements defend against herbivorous insects in Mimosa pudica. Nat Commun. 2022; 13(1):6412. doi: 10.1038/s41467-022-34106-x.

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