Siempre orientado de forma óptima hacia la fuente de energía. Los investigadores ahora han aclarado aún más cómo las plantas detectan la dirección de la luz. Descubrieron un elemento óptico sensible a la luz del tejido vegetal que se utiliza para detectar el gradiente de radiación: pequeños canales de aire, al influir específicamente en la luz, aparentemente aumentan la capacidad de los fotorreceptores de las plantas para detectar el gradiente de luz.
¿De dónde viene la luz? Desde microbios hasta plantas y animales, muchos seres vivos tienen diferentes sistemas para determinar la dirección de origen de la radiación. Esta información puede ser importante por varias razones. Pero para las plantas tiene un significado especial porque la luz es su fuente de energía. Utilizan su capacidad para reconocer la dirección de la luz para alinearse mejor. Esto les permite iluminar de manera óptima su sistema de fotosíntesis para construir fuentes de energía química. Este sistema de movimiento dependiente de la luz en las plantas se llama fototropismo.
Tras la pista de los sensores de luz directa
En principio, ya se sabe que este sistema se basa en la función de los llamados fotorreceptores, que se encuentran en los tejidos vegetales sensibles a la luz. Dependiendo de la intensidad de la irradiación, estos sensores emiten señales fisiológicas que provocan cambios en el tejido vegetal en determinadas zonas, lo que provoca movimientos de flexión del tallo, hoja, etc. En este sistema, cuando se irradian lateralmente, los fotorreceptores que miran hacia la luz se activan con más fuerza que los que miran hacia afuera, lo que resulta en fototropismo. Sin embargo, hasta ahora no se sabía en qué medida también influyen las características ópticas del tejido vegetal que preceden a la detección por parte de los fotorreceptores.
Como informa el equipo de investigación dirigido por el autor principal Christian Fankhauser de la Universalität Lausanne, el estudio comenzó con una mirada inquisitiva a un mutante especial de la planta modelo Arabidopsis thaliana: esta línea no muestra el comportamiento normal de orientación hacia las fuentes de luz. Otra característica sorprendente es que los tallos de las plántulas parecen transparentes, mientras que en los ejemplares “normales” tienen un aspecto más lechoso. Entonces, el equipo decidió investigar si esta sorprendente característica tenía algo que ver con la reducida percepción de la luz del mutante.
Primero, los estudios microscópicos revelaron: “El aspecto lechoso natural de los tallos de las plantas normales se debe a la presencia de aire en los canales intercelulares. En los ejemplares mutantes, sin embargo, este aire es sustituido por un líquido acuoso, lo que les confiere un aspecto sorprendentemente translúcido», informa Fankhauser. En las plantas normales, los pequeños espacios de aire tienen una influencia significativa sobre la luz, pero menos en los tallos mutantes. Para estudiar con más detalle en qué medida los espacios de aire intercelulares son necesarios para el fototropismo, los investigadores los inundaron en plántulas normales mediante infiltración al vacío. Investigaciones posteriores confirmaron que estas plantas ya no podían orientarse hacia una fuente de luz debido a sus tallos transparentes.
El gradiente de luz se vuelve más claramente visible.
Pero ¿qué efecto transmiten los canales llenos de aire? Como explican los investigadores, estos elementos influyen en la luz de tal manera que provocan un aumento del gradiente de radiación en el tejido. Parece que la planta puede aprovechar especialmente este efecto para determinar la dirección de la luz. “El aire y el agua tienen diferentes índices de refracción. Esto influye especialmente en la radiación cuando atraviesa el tejido vegetal”, explica la coautora Martina Legris de Universalität Lausanne. Según los científicos, el gradiente de luz potenciado por los canales de aire es aparentemente tan importante que constituye un requisito previo para una reacción fototrópica eficaz. Al menos en el caso de Arabidopsis y Brassicas, ahora han podido demostrar esta importancia.
El equipo también logró demostrar qué peculiaridades de la planta mutante conducen a la falta de canales de aire. Por tanto, no forman determinados elementos estructurales, lo que provoca retención de líquidos. Esto, a su vez, se basa en algunas variaciones genéticas, según su investigación. Estos hallazgos ahora podrían utilizarse para futuras investigaciones sobre la importancia de los elementos estructurales aéreos en las plantas. Esto podría revelar otros casos de influencia funcional sobre la luz y más. Los canales de aire probablemente también desempeñan un papel importante en el intercambio de gases y en la tolerancia de las plantas a la falta de oxígeno durante las inundaciones.
Fuente: Universidad de Lausana, artículo especializado: Science, doi: 10.1126/science.adh9384
