Sistema nervioso. Madison (Estados Unidos) – Las plantas reaccionan al daño por alimentación u otras lesiones con una señal de alarma de transmisión rápida. Esto lleva a reacciones de defensa incluso en partes distantes de la planta en pocos minutos. Los botánicos estadounidenses ahora han tenido éxito por primera vez en el uso de sensores fluorescentes para hacer visible la propagación de esta señal y documentarla en grabaciones de películas. También descubrieron nuevas pistas sobre qué mecanismos bioquímicos subyacen a este proceso. Encontraron ademas resultados sorprendentes sobre cómo funciona el sistema nervioso, como la participación de ciertos canales iónicos y un papel central del glutamato mensajero. En el caso de una lesión, esto se propaga rápidamente y activa los canales iónicos, a través de los cuales los iones de calcio fluyen a las células, informan los investigadores en la revista Science.
«Sabíamos que si una hoja resultaba lesionada, se generaría una señal eléctrica que se extendería por toda la planta», dijo Simon Gilroy, de la Universidad de Wisconsin en Madison. Sin embargo, se desconocía la causa bioquímica de la señal y cómo se reproduce. Para probar si hay iones de calcio involucrados, los biólogos crearon una variante genéticamente modificada del berro de thale (Arabidopsis thaliana), que produce una proteína que fluoresce cuando entra en contacto con el calcio. Con la ayuda de este biosensor y una cámara altamente sensible, han logrado hacer visibles las ubicaciones de mayores concentraciones de calcio en la planta.
Activadas por el daño de la hoja de una oruga o un corte con tijeras, las imágenes de la fluorescencia a intervalos muestran que la concentración de calcio en la hoja herida aumentó en dos segundos. Esta señal de calcio se propagó a una velocidad de un milímetro por segundo y llegó a todas las partes de la planta después de unos dos minutos. Experimentos similares con plantas equipadas con un biosensor fluorescente que respondía al aminoácido glutamato también mostraron un aumento en la concentración de glutamato en el sitio de la lesión. A partir de ahí, el aminoácido se extendió a lo largo de las venas de las hojas y sobre el sistema vascular del brote. En las células contactadas en el proceso, el mensajero activó las proteínas que sirven como canales iónicos para los iones de calcio, lo que aumentó la concentración de calcio en las células. Los canales iónicos eran similares a los llamados receptores de glutamato, que se utilizan para la transmisión de señales en el sistema nervioso de los vertebrados. Las plantas mutantes sin tales receptores ya no respondieron a las lesiones con las señales eléctricas generadas por el flujo de iones de calcio.
Tan pronto como llega la señal de calcio en las hojas aún no lesionadas en las plantas normales, la hormona de defensa ácido jasmónico se forma cada vez más allí. Esto activa genes que en última instancia aumentan la producción de toxinas y otras sustancias, por ejemplo, para estropear el apetito de las orugas y evitar daños mayores a la planta. Las impresionantes grabaciones de películas dejan en claro que las plantas no son pasivas hacia un atacante, sino que son capaces de reacciones rápidas y medidas de protección.
