Imperceptibles para nosotros, las plantas están rodeadas por una fina niebla de compuestos en el aire que utilizan para comunicarse y protegerse. Al igual que los olores, estos compuestos repelen a los herbívoros hambrientos y advierten a las plantas vecinas sobre los agresores entrantes.

Los científicos conocen estas defensas de las plantas desde la década de 1980, y desde entonces las han detectado en más de 80 especies de plantas. Ahora, un equipo de investigadores japoneses ha implementado técnicas de imágenes en tiempo real para revelar cómo las plantas reciben y responden a estas alarmas aéreas.

Esta fue una gran brecha en nuestra comprensión del parloteo de las plantas: sabíamos cómo las plantas envían mensajes, pero no cómo los reciben.

En este estudio, Yuri Aratani y Takuya Uemura, biólogos moleculares de la Universidad de Saitama en Japón, y sus colegas instalaron una bomba para transferir compuestos emitidos por plantas dañadas y plagadas de insectos a sus vecinas sanas, y un microscopio de fluorescencia para observar lo que sucedía.

Se colocaron orugas ( Spodoptera litura ) sobre hojas cortadas de plantas de tomate y de Arabidopsis thaliana , una maleza común de la familia de la mostaza, y los investigadores tomaron imágenes de las respuestas de una segunda planta de Arabidopsis , intacta y libre de insectos , a esas señales de peligro.

Estas plantas no eran malas hierbas comunes: habían sido alteradas genéticamente para que sus células contuvieran un biosensor que emitía una fluorescencia verde cuando se detectaba una entrada de iones de calcio. La señalización del calcio es algo que las células humanas también utilizan para comunicarse.

El equipo utilizó una técnica similar para medir las señales de calcio en un estudio del año pasado sobre plantas fluorescentes de Mimosa pudica , que mueven rápidamente sus hojas en respuesta al tacto, para evitar a los depredadores.

Esta vez, el equipo visualizó cómo respondían las plantas al ser bañadas en compuestos volátiles, que liberan segundos después de ser heridos.

La configuración experimental para visualizar la señalización del calcio en las hojas de Arabidopsis . (Aratani et al. Nature Communications , 2023)

No fue una configuración natural; Los compuestos se concentraron en una botella de plástico y se bombearon a la planta receptora a un ritmo constante, pero esto permitió a los investigadores analizar qué compuestos había en la mezcla picante.

Como se puede ver en el vídeo de arriba, las plantas intactas recibieron los mensajes de sus vecinos heridos alto y claro, respondiendo con ráfagas de señales de calcio que se extendieron a través de sus hojas extendidas.

Al analizar los compuestos en el aire, los investigadores encontraron que dos compuestos llamados Z-3-HAL y E-2-HAL inducían señales de calcio en Arabidopsis .

También identificaron qué células son las primeras en responder a las señales de peligro al diseñar plantas de Arabidopsis con sensores fluorescentes exclusivamente en las células protectoras, mesófilas o epidérmicas.

Las células protectoras son células con forma de frijol que se encuentran en la superficie de las plantas y que forman estomas, pequeños poros que se abren a la atmósfera cuando las plantas “respiran” CO2. Las células del mesófilo son el tejido interno de las hojas y las células epidérmicas son la capa o piel más externa de las hojas de las plantas.

Cuando las plantas de Arabidopsis fueron expuestas a Z-3-HAL, las células protectoras generaron señales de calcio en aproximadamente un minuto, después de lo cual las células del mesófilo captaron el mensaje.

Es más, el tratamiento previo de las plantas con una fitohormona que cierra los estomas redujo significativamente la señalización del calcio, lo que sugiere que los estomas actúan como las “fosas nasales” de la planta.

“Finalmente hemos desvelado la intrincada historia de cuándo, dónde y cómo las plantas responden a los ‘mensajes de advertencia’ aéreos de sus vecinos amenazados”, dice Masatsugu Toyota, biólogo molecular de la Universidad de Saitama en Japón y autor principal del estudio.

“Esta red de comunicación etérea, oculta a nuestra vista, desempeña un papel fundamental a la hora de proteger a tiempo las plantas vecinas de amenazas inminentes”.

El estudio ha sido publicado en Nature Communications .

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