Por Carlos Takeshi Hotta
Al hacer pequeños cálculos, se aseguran la supervivencia
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Las plantas son seres muy subestimados. Detrás de una aparente simplicidad, sin embargo, son capaces de realizar operaciones sofisticadas, tanto es así que hay quienes confunden esta habilidad con la inteligencia. Para palo para sólo un ejemplo de esta complejidad, baste decir que con el fin de evitar morir de hambre durante la noche, que son capaces de realizar cálculos sencillos.
Las plantas tienen una «rutina». Como otros seres vivos, tienen un reloj interno, el reloj circadiano, que genera ritmos diarios para sincronizar sus cuerpos con los ritmos ambientales. Se preparan para cosechar la luz del sol antes del amanecer; emiten olores para atraer a los polinizadores cuando están más activos; evitan perder agua por la tarde, cuando la humedad del aire es menor, y por la noche, se sustentan con las reservas de energía producidas durante el día.
Amanecer y al atardecer son eventos predecibles y verduras saben. En otras palabras: saben qué hora es.
Durante el día, las plantas de la fotosíntesis y producen los esqueletos de carbono necesarios para su supervivencia, crecimiento y reproducción. Una de las moléculas que crean es almidón, un polisacárido que sirve como una reserva de energía. Este es el azúcar que les da energía por la noche, lo que les permite crecer y prepararse para el nuevo amanecer.
La dinámica del almidón parece simple: al amanecer es escasa. Con el paso de las horas, su cantidad aumenta de diez a veinte veces, como resultado de la asimilación del carbono a través de la fotosíntesis. Por la noche, la cantidad de molécula disminuye linealmente hasta alcanzar los niveles bajos al principio. Si por alguna razón falta este polisacárido, la planta sufre de estrés y la energía ha afectado su crecimiento.
Un grupo de investigación dirigido por el Dr. Alison Smith, del Centro John Innes en Inglaterra, hizo un experimento para comprender mejor la dinámica del almidón. Los investigadores adelantaron cuatro horas el crepúsculo de las plantas cultivadas en cámaras de crecimiento y observaron, para su sorpresa, que comenzaban a usar la molécula más lentamente, para hacer que el stock rindiera hasta el amanecer. A pesar de la noche abrupta, no hubo estrés energético. Al día siguiente, las plantas comenzaron a acumular almidón más rápidamente, de modo que, en un día más corto de cuatro horas, alcanzaron niveles más altos del polisacárido de reserva para sobrevivir noches más largas. Curiosamente, todavía no sabemos exactamente cómo lo hacen.
Para que las plantas puedan racionar el almidón, necesitan saber cuánto tienen y estimar cuánto tiempo tienen hasta el próximo amanecer, y luego calcular la tasa de uso de la molécula. Sabemos cómo se estiman las horas del día: el reloj interno de las plantas tiene un ritmo similar a los ritmos ambientales de luz y oscuridad. El mismo reloj circadiano se utiliza para detectar el acortamiento del período diurno que anuncia el invierno, o su alargamiento, antes del verano.
En sus experimentos, el Dr. Smith también utiliza las plantas con los relojes circadianos defectuosos. Cuando este reloj marcó un día con menos de 24 horas, es decir, era un reloj apresurado, la reserva terminado antes de la llegada del sol, tanto en los días normales y en las noches extendidas. En otras palabras: cuando se altera la percepción del tiempo de las plantas, no pueden racionar adecuadamente la molécula en la noche y sufren de estrés energía. Las plantas con un reloj biológico dañado hacen menos fotosíntesis, utilizan más agua y terminan creciendo menos.
Los modelos matemáticos desarrollados para tratar de comprender mejor cómo se produce el racionamiento del almidón resaltan la importancia del reloj circadiano en el proceso y muestran que las plantas necesitan tener mecanismos para saber cuánto de este polisacárido tienen, cuánto están usando o su nivel de energía. . No sabemos cómo lo hacen, ni cómo integrar esa información. Comprender cómo las plantas administran su energía a lo largo de las horas es una de las grandes preguntas en esta área. La respuesta no solo avanza nuestro conocimiento básico de estos organismos complejos, sino que también puede ayudarnos a hacerlos más grandes y mejores para nuestro propio beneficio.
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Carlos Hotta estudia el reloj biológico de las plantas y es profesor asociado en el Instituto de Química de la Universidad de Sao Paulo.
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