Las plantas no pueden huir cuando el viento arrecia, cae un diluvio o un herbívoro comienza a masticar sus hojas. Obligadas a permanecer en su sitio, deben percibir el entorno y adaptarse con rapidez. Un estudio liderado por investigadores de la Universidad de Lund (Suecia), publicado en Nature Communications, ha identificado la vía molecular que se dispara en el interior de las células vegetales apenas unos segundos después de un estímulo mecánico y que, a largo plazo, modifica su forma, tamaño y ritmo de desarrollo.
El equipo, encabezado por Huy Cuong Tran y en el que participa el investigador Viktor Johansson, trabajó con Arabidopsis thaliana, la pequeña maleza de la familia de la mostaza y la col que se ha convertido en el organismo modelo de la biología vegetal. Al someter a las plantas a diferentes tipos de estrés mecánico —toques, cepillado o heridas—, observaron que una cascada de tres grupos de proteínas conocidas como MAP quinasas se activaba en menos de 60 segundos.
“Las MAP quinasas actúan como mensajeras moleculares dentro de las plantas”, explica Johansson. “Cuando la planta recibe una estimulación mecánica, esta cadena se enciende muy rápido e influye en otras proteínas que cambian la actividad de los genes”.
La secuencia funciona como un dominó molecular: cada proteína fosforila (activa) a la siguiente. El resultado es la inducción de cerca de 800 genes, la mayoría de los que participan en la respuesta temprana al tacto. Muchos de estos genes coinciden con los regulados por los factores de transcripción, lo que apunta a una estrecha interrelación entre ambas vías.
Aunque se sabía desde hace más de 25 años que el tacto activa MAP quinasas, faltaba la pieza clave: qué cascada concreta se ponía en marcha y cómo se vinculaba con el desarrollo posterior de la planta. “Hemos identificado esa vía de señalización”, resume Tran.
Las MAP quinasas no son, sin embargo, los sensores iniciales. “Todavía no sabemos cómo se detecta la señal mecánica primaria y se transmite; identificar esos ‘sensores’ será interesante para futuras investigaciones”, reconoce Johansson.
La respuesta molecular rápida es solo el principio. Cuando el estímulo se repite —viento constante, lluvia o ataques reiterados de insectos—, la planta altera su crecimiento y su morfología. Este fenómeno se denomina tigmomorfogénesis.
En los experimentos, las plantas de Arabidopsis tocadas dos veces al día durante dos semanas desarrollaron rosetas más pequeñas y retrasaron la floración. “Es sorprendente que una señal iniciada en menos de un minuto pueda tener efectos tan generalizados”, afirma Tran. “A largo plazo, la estimulación mecánica puede hacer que la planta sea más pequeña, más robusta o florezca más tarde”.
Un ejemplo clásico es el de un árbol expuesto a fuertes vientos en un acantilado: crece más corto y grueso para no derrumbarse. La misma lógica se aplica a las hierbas o a los cultivos.
El estudio también muestra que la fosforilación masiva de proteínas inducida por el tacto es independiente, en gran medida, de la señalización temprana del ácido jasmónico (la hormona clásica de defensa frente a heridas e insectos), aunque ambas vías convergen en la respuesta a largo plazo.
Los resultados aportan una pieza fundamental para comprender cómo las plantas perciben su entorno físico y se adaptan a él. A largo plazo, este conocimiento podría ayudar a diseñar estrategias agrícolas que aprovechen la estimulación mecánica controlada —por ejemplo, el cepillado o la rotación de cultivos— para reforzar la resistencia al acame (el tendido de las plantas por el viento) o a la sequía.
“Las plantas pueden parecer inmóviles y pasivas, pero están siempre atentas a lo que ocurre a su alrededor”, concluye Johansson. “Al entender los mecanismos moleculares que subyacen a estas señales, podremos comprender mejor cómo se adaptan a un entorno cambiante, incluido el cambio climático”.
