Nota del editor: este artículo es una reimpresión. Se publicó originalmente el 12 de noviembre de 2016.
Aunque parezcan espectadores en su jardín, las plantas son en realidad comunicadores activos y entablan una relación compleja con su entorno. No se limitan a tomar el sol todos los días.
Más que simplemente proporcionar alimento, las plantas han jugado un papel importante en la historia de la humanidad. Antes de la medicina moderna, había plantas que servían para necesidades medicinales. Los pergaminos del antiguo Egipto detallan 700 hierbas y cómo se usaban para tratar a los pacientes.1
La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que el 80% de la población mundial utiliza principalmente remedios tradicionales, la mayor parte de los cuales derivan de plantas.2 También desempeñan un papel importante en el desarrollo de la mayoría de nuevos medicamentos, ya que los fabricantes utilizan plantas para modelar sus drogas sintéticas.3
Las plantas tienen una interconexión única entre sí, el suelo, los microbios, las plagas y la salud humana. Algunas de las investigaciones más recientes han detectado cómo las plantas saben exactamente cuándo aumentar sus patrones de crecimiento en preparación para la primavera y el verano.
Los fitocromos tienen doble función
Este breve vídeo de 1,5 minutos explica el proceso que han descubierto los investigadores de la Universidad de Cambridge y cómo prevén que se podrá utilizar en el futuro. Un equipo internacional de científicos ha descubierto que las moléculas vegetales previamente descubiertas, los fitocromos, cumplen dos funciones.4
Inicialmente, los científicos creían que las plantas solo usaban fitocromos para detectar la luz durante las horas del día. Los fitocromos son un pigmento fotorreceptor que se utiliza principalmente para detectar el espectro de luz visible roja y roja lejana.5 En la planta, se creía que era el principal responsable de la germinación, la evitación de la sombra y la detección de luz.
La exposición a la luz roja produce una reacción química que mueve la cromoproteína a una forma activa funcional, mientras que la oscuridad la inactiva.6 La planta crecerá hacia el sol a medida que la luz roja convierta la cromoproteína en una forma activa que desencadena un mayor crecimiento en las células vegetales.
Aunque los agricultores y jardineros saben desde hace siglos que a medida que el clima se calienta, las plantas comienzan a crecer más rápido y a florecer, los investigadores ahora están descubriendo el mecanismo detrás de este fenómeno.
A medida que se pone el sol, los fitocromos que se encuentran en cada célula vegetal asumen otra función en la salud de algunas plantas y miden la temperatura del aire nocturno.7 Los científicos descubrieron que el ritmo al que cambian de función es directamente proporcional a la temperatura de su entorno.
En temperaturas más frías, este cambio de activo a inactivo es más lento, al igual que el crecimiento de la planta. En climas más cálidos, los fitocromos se inactivan más rápido, lo que provoca un crecimiento acelerado en la planta. Esta es la función responsable de la floración más temprana de las plantas de primavera durante un invierno más cálido.
Los fitocromos activos significan un crecimiento más lento
Los fitocromos se activan durante las horas de luz solar. En este estado están unidos al ADN de la planta, lo que ralentiza intencionadamente el crecimiento. Por la noche, los fitocromos se inactivan gradualmente, separándose del ADN y permitiendo que la planta reanude su crecimiento.
La desactivación de los fitocromos en la planta se llama “reversión a la oscuridad”. El autor principal de la investigación, Philip Wigge, Ph.D., del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge, explica su descubrimiento:8
“Así como el mercurio aumenta en un termómetro, la velocidad a la que los fitocromos vuelven a su estado inactivo durante la noche es una medida directa de la temperatura. Cuanto más baja es la temperatura, más lentamente los fitocromos vuelven a su estado inactivo, por lo que las moléculas pasan más tiempo en su estado activo , estado supresor del crecimiento.
Esta es la razón por la que las plantas crecen más lentamente en invierno. Las temperaturas cálidas aceleran la reversión a la oscuridad, de modo que los fitocromos alcanzan rápidamente un estado inactivo y se desprenden del ADN, lo que permite que los genes se expresen y se reanude el crecimiento de las plantas”.
Este mismo proceso ayuda a las plantas a evitar la sombra de otras plantas y recibir más sol. Una vez en la sombra, los fitocromos se inactivan rápidamente, lo que aumenta la tasa de crecimiento. Este crecimiento ayuda a la planta a encontrar la luz del sol.9 Curiosamente, estos cambios en la actividad fitocrómica impulsados por la luz ocurren en menos de un segundo.10
Las plantas utilizan la duración del día o la temperatura para medir el crecimiento
No todas las plantas utilizan este método para determinar cuándo aumentar el crecimiento. Algunas plantas utilizan la duración del día. Durante un invierno cálido, es posible que veas que los narcisos florecen mucho antes de lo esperado, ya que son sensibles a la temperatura.
Una conocida rima de jardín se basa inadvertidamente en la ciencia descubierta. Esta rima se utilizó para predecir las precipitaciones en la próxima temporada: “El fresno antes que el roble, nos bañaremos; el roble antes que el fresno, nos bañaremos”.
El roble depende de la temperatura para determinar el inicio de la temporada de crecimiento, mientras que el fresno depende de la duración del día. Entre 1751 y 1788, Robert Marsham registró la actividad de las plantas durante la primavera en su finca en el Reino Unido.11 Observó que era más común que los fresnos echaran hojas antes que los robles.12
Sin embargo, en los últimos años, este no ha sido el caso. Hace sólo dos años que los fresnos echaron hojas antes que los robles, en 2010 y 2013.13 Wigge lo explica de esta manera:
“Los robles dependen mucho más de la temperatura, probablemente usando fitocromos como termómetros para dictar el desarrollo, mientras que los fresnos dependen de la medición de la duración del día para determinar su calendario estacional.
Una primavera más cálida y, en consecuencia, una mayor probabilidad de un verano caluroso, dará como resultado que el roble fojee antes que la ceniza. Una primavera fría verá lo contrario. Como los británicos saben muy bien, un verano más frío probablemente estará empapado de lluvia”.
Agricultores y jardineros utilizan el comportamiento de las plantas para predecir el clima y la cosecha
El impacto del aumento de las temperaturas se está sintiendo en todo el mundo. Si bien esta investigación se realizó en el Reino Unido, otros investigadores están documentando cambios similares en los patrones de brotación y hojas en los EE. UU.
Un proyecto piloto iniciado en 2007 llamado Proyecto Budburst permite a personas que viven en cualquier lugar de Estados Unidos contribuir a los datos que se recopilan.14
Se toman medidas de las yemas de los árboles a medida que emergen y luego se cargan en una base de datos nacional. Científicos de todo el mundo están estudiando estos registros para determinar cómo cambio climático afecta el momento del crecimiento de las plantas en primavera.
Los científicos han observado que algunas plantas están ampliando su temporada de crecimiento en respuesta al cambio climático.
Sin embargo, si bien las plantas tienen métodos para adaptarse a algunos de los cambios, los insectos a menudo se reproducen y dispersan en función de la luz solar en lugar de la temperatura. Esto puede resultar en un desajuste entre el crecimiento de las plantas y las actividades de insectos polinizadores.15
Los investigadores también han analizado la relación entre el calor y el tiempo que lleva lograr la cosecha.
En un estudio que utilizó pepinoslos investigadores encontraron que las plantas cultivadas al principio de la temporada requerían más días para florecer y producir frutos que las plantadas más tarde.16 Parece que las plantas expuestas a temperaturas más cálidas crecieron más rápido y produjeron frutos antes, a pesar de no haber sido plantadas antes.
La Extensión de la Universidad Estatal de Montana desarrolló un plan de grados día de crecimiento, o aquellos días en los que la temperatura promedio era ideal para el crecimiento de las plantas, para ayudar a los agricultores y jardineros a predecir mejor el mejor momento para cosechar.17 A medida que el número de días más cálidos comienza a aumentar en todo el mundo, los científicos de la Universidad de Cambridge esperan utilizar su investigación para cultivar plantas de trigo y arroz más resistentes a temperaturas más cálidas.
Las plantas hablan entre sí y se protegen de los depredadores
Las plantas hacen más que crecer. También se comunican entre sí y con los depredadores. Por ejemplo, cuando un insecto comienza a masticar una hoja, la planta “escucha” o siente las vibraciones del insecto e inmediatamente comienza a montar una defensa.18
Los investigadores han descubierto que la planta produce un fitoquímico que el insecto no encuentra comestible, lo que lo disuade. En este experimento, los investigadores registraron las respuestas de las plantas a los sonidos vibratorios de una oruga al masticar. Descubrieron que cuando las plantas se exponían más tarde a estos sonidos de alimentación, liberaban mayores cantidades de fitoquímicos para repeler al insecto.
Esta investigación sugiere que los ataques menores de plagas a las plantas juegan un papel importante en la promoción del crecimiento de plantas que tienen niveles más altos de nutrientes importantes para los humanos. Uno de los investigadores destacó la curiosa capacidad de la planta para distinguir entre las vibraciones producidas por un viento suave y las de un insecto masticador.19
Otra aplicación de este hallazgo es ayudar a estimular la defensa química natural de las plantas mediante el uso de vibraciones para aumentar la producción química. Uno de los investigadores comentó:20
“Esta investigación también abre un poco más la ventana del comportamiento de las plantas, mostrando que las plantas tienen muchas de las mismas respuestas a las influencias externas que los animales, aunque las respuestas parecen diferentes”.
Los científicos también han descubierto que las plantas utilizan una conexión subterránea de hongos micorrízicos, que forman una relación simbiótica con las plantas. Los hongos colonizan las raíces y envían muchos filamentos extremadamente finos al suelo, que actúan como extensiones de las raíces. Los investigadores descubrieron que estos filamentos conducían señales entre plantas, actuando como un sistema de alerta temprana.21 Esta es parte de la razón por la que labrar la tierra es tan dañino, ya que altera y destruye estos importantes filamentos.