Una investigación dirigida por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto el mecanismo que activa las diferentes respuestas de defensa en cultivos celulares de Arabidopsis thaliana expuestos a estrés lumínico. El trabajo revela que esta planta es capaz de aclimatarse y de recuperar su equilibrio gracias a la acción conjunta de sus estrategias defensivas.

El metabolismo de las plantas se basa en la fotosíntesis, el proceso biológico por el que la energía solar se transforma en energía química para su uso en la asimilación de materia inorgánica y biosíntesis de materia celular. Esta transformación requiere un aporte de energía que la planta recibe en forma de luz. No obstante, un aporte lumínico excesivo provoca efectos negativos en las células vegetales, ya que la energía puede acumularse y transferirse a las moléculas de oxígeno del entorno, lo que produce especies reactivas de este elemento, capaces de oxidar proteínas y lípidos adyacentes.

La especie reactiva mayoritaria producida por el exceso de energía solar es el oxígeno singlete, una versión excitada cuya acción oxidante sobre las biomoléculas del entorno genera una serie de subproductos. La investigación, que ha sido publicada en el último número de Plant Physiology, revela que estos subproductos son los responsables del inicio de la señal de estrés que se transmite hasta el núcleo de la célula vegetal.

El mensaje emitido por estos subproductos “activa la expresión o la represión, según el caso, de unos 450 genes”, explica el investigador del CSIC en el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca y responsable del artículo, Juan Arellano. La modulación de la expresión de estos genes provoca una cadena de señalización que activa las respuestas de defensa de las células ante la situación de estrés creada.

Los principales mecanismos celulares identificados en los cultivos de arabidospsis son de defensa frente a patógenos, respuestas inmunitarias, estímulos hormonales y muerte celular programada. Gracias a la combinación de estas acciones, Arellano comenta: “las suspensiones celulares de arabidopsis tienen la capacidad de aclimatarse a la nueva situación de estrés y de recuperar su equilibrio”.

Inteligencia vegetal

Según avanzan la investigación básica y la tecnológica, Arellano prevé que en el futuro “haya disponibilidad comercial de chips de ADN de otras especies”. Estos chips servirían para establecer semejanzas y diferencias entre distintas especies frente a situaciones ambientales adversas. También se sabría qué respuestas de defensa son predominantes y cuáles aseguran su mejor aclimatación frente a las condiciones de estrés. “Estos análisis comparativos podrán utilizarse como criterio para seleccionar especies de interés agronómico o biotecnológico con mayor capacidad de adaptación a situaciones adversas derivadas del calentamiento global”, concluye el investigador del CSIC.