Son suficientes unas diez pasadas con un cepillo suave. En menos de un minuto, dentro de una pequeña planta de Arabidopsis thalianase activa una cadena de proteínas. Si el contacto se repite en el tiempo, esta respuesta también puede modificar el crecimiento de la planta.
Un equipo internacional liderado por la Universidad de Lund ha reconstruido uno de los principales mecanismos por los que las plantas responden al contacto físico. El estudio publicado el Comunicaciones de la naturaleza ha identificado una cadena de proteínas llamadas MAP quinasas que entran en acción a los 60 segundos del contacto y contribuyen a modificar la actividad de muchos genes.
Ya se sabía que el viento, la lluvia, las heridas o el contacto de un animal con una hoja podían provocar una respuesta en las plantas. Desde hace más de 25 años también se sabe que el contacto activa algunas MAP quinasas, proteínas que transmiten señales dentro de las células. Sin embargo, faltaba un paso importante: comprender mejor cómo ese primer estímulo se conecta con los cambios que ocurren inmediatamente después.
Diez pinceladas y la planta empieza a responder
El experimento es muy sencillo. Los investigadores utilizaron plántulas de Arabidopsis thaliana 12 días y los toqué unas diez veces con un cepillo suave. Para la planta, sin embargo, esas pinceladas están lejos de ser irrelevantes. En aproximadamente un minuto, se activan MPK3 y MPK6, dos de las proteínas implicadas en la cadena descubierta por los investigadores. Al mismo tiempo, muchas otras proteínas presentes en las células también comienzan a cambiar.
Después de sólo un minuto, los eruditos lo identificaron. 160 puntos de proteínas que ya habían sufrido una modificación química. A los tres minutos eran 321 y a los diez minutos 380. Considerando todo el período observado, los cambios afectaron a 488 puntos. Dos proteínas, llamadas MKK4 y MKK5, parecen desempeñar un papel particularmente importante. Cuando los investigadores alteraron su funcionamiento, se redujo una parte importante de la respuesta normal al tacto.
Después de 22 minutos cambia la actividad de más de dos mil genes
La respuesta también continúa a nivel genético. Veintidós minutos después de pasar el cepillo, en plantas normales 2.032 genes habían cambiado su actividad. Al comparar estos resultados con experimentos anteriores, el equipo identificó 1.168 genes que parecen ser parte de la respuesta más inmediata de las plantas al contacto.
Muchos dependen precisamente de las proteínas MKK4 y MKK5. Cuando estos no funcionaban normalmente, 905 genes reaccionaron de manera diferente que en otras plantas. Para 779 de ellos la activación fue más débil. Un movimiento notable para algo que, mirando el jarrón desde fuera, parece una simple pincelada. Sin embargo, el mecanismo identificado no explica todas las respuestas. al menos se quedan 215 genes que parecen reaccionar por otros caminos aún por identificar.
Si el toque continúa, el crecimiento también cambia.
Luego, los investigadores quisieron comprender si esta respuesta tan rápida tenía consecuencias visibles a lo largo del tiempo. Para ello tocaron algunas plantas cultivadas en el suelo. dos veces al día durante 14 días. Después de dos semanas, en plantas normales la superficie ocupada por las hojas se había reducido aproximadamente 38% en comparación con plantas que no habían sido tocadas.
En las plantas en las que se había alterado la primera parte de la cadena de señalización, la reducción se detuvo en torno al 20%. En aquellos con problemas con las proteínas MKK4 y MKK5, fue aproximadamente del 28%. El contacto repetido también tuvo efectos sobre la floración. Las plantas normales que se tocan todos los días comenzaron a florecer aproximadamente tres días después. En algunas plantas modificadas el retraso parecía menor, pero la diferencia no era lo suficientemente clara como para descartar la posibilidad de que se debiera al azar.
La capacidad de las plantas para modificar su desarrollo en respuesta a estímulos físicos se denomina tigmomorfogénesis. En la naturaleza las pinceladas son sustituidas por algo mucho más común: el viento, la lluvia, los animales, los insectos y cualquier otro contacto capaz de doblar o dañar los tejidos.
Aún falta el primer sensor táctil
Por tanto, el estudio reconstruye una parte importante del mecanismo, pero aún falta el comienzo de la historia. Algo tiene que sentir primero la presión sobre la hoja e iniciar la cadena de señales. Los investigadores plantean la hipótesis de que podrían estar involucradas proteínas presentes en la membrana celular u otros sensores capaces de reaccionar al estrés físico. Sin embargo, aún no se sabe exactamente qué es este primer sensor.
El estudio también analizó el ácido jasmónico, una hormona vegetal implicada en las respuestas a las lesiones y otras formas de estrés. Dentro de los primeros diez minutos del contacto, las plantas incapaces de producirlo mostraron una respuesta proteica muy similar a la de las plantas normales. Esto significa que la mayoría de las primeras señales observadas siguen, al menos en parte, un camino diferente.
La Universidad de Lund, al presentar los resultados, también nos recuerda que todavía estamos en el campo de la investigación básica. Los experimentos se realizaron principalmente en Arabidopsis y bajo condiciones controladas. Para entender si este conocimiento también se puede utilizar en la agricultura, serán necesarios estudios específicos en cultivos y directamente en el campo. Por ahora sabemos un poco más sobre lo que sucede cuando tocamos una hoja. Casi no lo notamos. Al cabo de un minuto, la planta ya ha puesto en marcha cientos de señales.