Nota del editor: Este artículo es una reimpresión. Fue publicado originalmente el 12 de noviembre de 2016.
Aunque parecen simples espectadores en tu jardín, las plantas en realidad son comunicadores activos y participan en una relación compleja con su entorno. No solo absorben el sol cada día.
Más allá de simplemente proporcionar alimento, las plantas han desempeñado un papel importante en la historia humana. Antes de la medicina moderna, existían plantas que se utilizaban para necesidades medicinales. Los rollos egipcios antiguos detallan 700 hierbas y cómo se utilizaban para tratar a los pacientes.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que el 80% de la población mundial utiliza principalmente remedios tradicionales, gran parte de los cuales provienen de plantas. También juegan un papel significativo en el desarrollo de la mayoría de los nuevos medicamentos, ya que los fabricantes utilizan plantas para modelar sus medicamentos sintéticos.
Las plantas tienen una interconexión única entre ellas, el suelo, microbios, 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.
Las Fito cromos tienen una función dual
Este breve video de 1.5 minutos explica el proceso que los investigadores de la Universidad de Cambridge han descubierto y cómo anticipan que podría ser utilizado en el futuro. Un equipo internacional de científicos ha encontrado que las moléculas de las plantas, los fito cromos, cumplen dos funciones.
Inicialmente, los científicos creían que las plantas solo usaban los fito cromos para detectar la luz durante el día. Los fito cromos son un pigmento fotorreceptor utilizado principalmente para detectar el espectro de luz visible roja y lejana. En la planta, se creía que era responsable principalmente 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 vuelve inactiva. La planta crecerá hacia el sol, ya que la luz roja convierte la cromoproteína en una forma activa que desencadena un aumento en el crecimiento de las células de la planta.
Aunque los agricultores y jardineros han sabido durante siglos que a medida que el clima se calienta, las plantas comienzan a crecer más rápido y florecer, los investigadores ahora están descubriendo el mecanismo detrás de este fenómeno.
A medida que el sol se pone, los fito cromos encontrados en cada célula de la planta asumen otro papel en la salud de algunas plantas y evalúan la temperatura del aire nocturno. Los científicos encontraron que la velocidad a la 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, y por lo tanto el crecimiento de la planta también es más lento. En climas más cálidos, los fito cromos se inactivan más rápido, desencadenando un estallido de crecimiento en la planta. Esta es la función responsable de la floración temprana de las plantas de primavera durante un invierno más cálido.
Los fito cromos activos significan un crecimiento más lento
Los fito cromos se activan durante las horas de luz del día. En este estado, están unidos al ADN de la planta, ralentizando el crecimiento de manera intencional. Por la noche, los fito cromos se vuelven gradualmente inactivos, separándose del ADN y permitiendo que la planta reanude su crecimiento.
La desactivación de los fito cromos en la planta se llama “reversión oscura”. El autor principal de la investigación, Philip Wigge, Ph.D., del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge, explica su descubrimiento:
“Al igual que el mercurio sube en un termómetro, la velocidad a la que los fito cromos revierten a su estado inactivo durante la noche es una medida directa de la temperatura. Cuanto más baja sea la temperatura, más lento es el retorno de los fito cromos a la inactividad, por lo que las moléculas pasan más tiempo en su estado activo, suprimiendo el crecimiento.”
Este mismo proceso ayuda a las plantas a evitar la sombra de otras plantas y obtener más sol. Una vez en la sombra, los fito cromos se inactivan rápidamente, lo que aumenta la tasa de crecimiento. Este crecimiento ayuda a la planta a encontrar la luz solar. Curiosamente, estos cambios impulsados por la luz en la actividad fitocromática ocurren en menos de un segundo.
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 en su lugar. Durante un invierno cálido, es posible que veas a los narcisos florecer mucho antes de lo esperado, ya que son sensibles a la temperatura.
Una rima de jardín bien conocida depende inadvertidamente de la ciencia descubierta. Esta rima se usaba para predecir la lluvia en la próxima temporada: “Ceniza antes que roble, tendremos un remojo; roble antes que ceniza, tendremos una salpicadura.”
El roble depende de la temperatura para determinar el inicio de la temporada de crecimiento, mientras que la ceniza 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. Notó que era más común que los árboles de ceniza brotaran antes que los robles.
Sin embargo, en los últimos años, esto no ha sido así. Solo en dos años pasados, los árboles de ceniza han brotado antes que los robles, en 2010 y 2013. Wigge lo explica de esta manera:
“Los robles dependen mucho más de la temperatura, probablemente utilizando los fito cromos como termómetros para dictar el desarrollo, mientras que los árboles de ceniza dependen de medir la duración del día para determinar su calendario estacional.”
Una primavera más cálida, y consecuentemente una mayor probabilidad de un verano caluroso, resultará en que el roble eche hojas antes que la ceniza. Una primavera fría verá lo contrario. Como bien saben los británicos, un verano más frío probablemente será uno empapado de lluvia.
Los agricultores y jardineros utilizan el comportamiento de las plantas para predecir el clima y la cosecha
El impacto del calentamiento global se está sintiendo en todo el mundo. Mientras esta investigación se realizó en el Reino Unido, otros investigadores están documentando cambios similares en los patrones de brotación y hojas en los Estados Unidos.
Un proyecto piloto iniciado en 2007 llamado Proyecto Budburst permite a las personas que viven en cualquier lugar de los Estados Unidos contribuir a los datos que se están recopilando.
Se realizan mediciones de los brotes 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 afecta un clima cambiante el momento del crecimiento vegetal en primavera.
Los científicos han observado que algunas plantas están extendiendo su temporada de crecimiento en respuesta al cambio climático.
Sin embargo, mientras las plantas tienen métodos para adaptarse a algunos de los cambios, los insectos a menudo se reproducen y se dispersan según la luz solar en lugar de la temperatura. Esto puede resultar en una falta de coincidencia entre el crecimiento de las plantas y las actividades de los insectos polinizadores.
Los investigadores también han estudiado la relación entre el calor y el tiempo que se necesita para lograr una cosecha.
En un estudio utilizando pepinos, los investigadores encontraron que las plantas cultivadas más temprano en la temporada requerían más días para florecer y producir frutos que las plantadas más tarde. 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 Días de Grado 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. A medida que el número de días más cálidos comienza a crecer en todo el mundo, los científicos de la Universidad de Cambridge esperan utilizar su investigación para criar plantas de trigo y arroz más resistentes a las temperaturas más cálidas.
Las plantas se comunican 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 percibe las vibraciones del insecto y comienza inmediatamente a defenderse.
Los investigadores han descubierto que la planta luego produce un fitoquímico que el insecto encuentra incomible, lo que disuade al insecto. En este experimento, los investigadores registraron las respuestas de las plantas a los sonidos vibratorios de una oruga masticando. Encontraron que cuando las plantas estaban expuestas a estos sonidos de alimentación más tarde, liberaban mayores cantidades de fitoquímicos para repeler al insecto.
Esta investigación sugiere que los ataques menores de plagas en las plantas desempeñan un papel importante en promover el crecimiento de plantas que tienen niveles más altos de nutrientes importantes para los humanos. Uno de los investigadores comentó sobre la curiosa capacidad de la planta de distinguir entre las vibraciones producidas por un viento suave y las de un insecto masticando.
Otra aplicación de este hallazgo es ayudar a aumentar la defensa química natural de las plantas mediante vibraciones para aumentar la producción de productos químicos. Uno de los investigadores comentó:
“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 parezcan 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 hacia el suelo, actuando como extensiones de raíz. Los investigadores descubrieron que estos filamentos conducen señales entre las plantas, actuando como un sistema de alerta temprana. Esta es parte de la razón por la cual arar el suelo es tan perjudicial, ya que interrumpe y destruye estos importantes filamentos.