¿Qué es un neurotransmisor?
Los neurotransmisores son sustancias químicas que utilizan las células del sistema nervioso para comunicarse entre ellas, es básicamente lo que sucede en la sinapsis entre las neuronas. Hoy en día se conocen más de 50 sustancias de distinta naturaleza química que actúan como neurotransmisores, entre los más conocidos resaltan la acetilcolina, la dopamina, el glutamato, el ácido γ-aminobutírico (GABA), la noradrenalina y la serotonina.
Aunque gran parte del conocimiento que se tiene de los neurotransmisores proviene del estudio del sistema nervioso de los mamíferos, estas sustancias no son exclusivas de dicho grupo ni del reino animal. De hecho, el primer descubrimiento de un neurotransmisor fue el de la acetilcolina, realizado por Henry Dale en 1914, aislándola a partir del hongo Claviceps purpurea. Este hongo parasita a una gran variedad de gramíneas, más comúnmente al centeno, mientras que en humanos es responsable de una intoxicación que desencadena alucinaciones, convulsiones y contracción arterial. Fue hasta 1921 cuando se estableció la existencia de la acetilcolina en animales, reconociendo su papel en la contracción muscular, en la regulación de la frecuencia cardiaca, entre otras.
Los neurotransmisores también están presentes en las bacterias, por ejemplo, en Escherichia coli, y algunas aminas biogénicas (es decir, compuestos nitrogenados formados a partir de aminoácidos) tienen efectos estimuladores sobre el crecimiento celular y en la microestructura de sus colonias. Estas sustancias y sus precursores se acumulan dentro de la célula y se liberan al medio de cultivo durante las etapas finales, cuando 
existe una gran concentración de células. De igual manera, las aminas también tienen un papel importante en la regulación de las poblaciones de levaduras, por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae, la levadura de la cerveza. También se sabe que algunas bacterias presentes en nuestro tracto intestinal, pertenecientes al género Lactobacillus, producen pequeñas cantidades de serotonina y norepinefrina que podrían influir en la dinámica y actividades del intestino.
El papel de la serotonina
La 5-hidroxitriptamina, o serotonina, es un neurotransmisor de naturaleza amino biogénica, sintetizada a partir del aminoácido triptófano. Contiene un grupo indol, lo que la ubica dentro del grupo de las indolaminas, donde también se encuentra la melatonina, otro neurotransmisor importante para el control de los ritmos circadianos y el sueño.
La serotonina se aisló por primera vez de las células enterocromafines del intestino en 1937, y se le dio el nombre de «enteramina»; posteriormente, en 1948, se aisló también del suero sanguíneo, recibiendo el nombre de «serotonina», proveniente del griego serum. No fue sino hasta 1950, cuando se comprobó que eran la misma sustancia y conservó el nombre con el que se conoce actualmente.
En nuestro sistema nervioso, la serotonina regula diversas funciones como el estado de ánimo, el sueño, la memoria, el apetito y el comportamiento sexual, mientras que en nuestro sistema digestivo está relacionada con la motilidad intestinal; por su parte, en los vasos sanguíneos cumple funciones como la agregación plaquetaria y la vasoconstricción. Interesantemente, la mayor parte de la serotonina que se encuentra en el cuerpo se produce en la mucosa intestinal y solo entre el 1 y el 2 % se encuentra en el cerebro.
¿Cómo es que se produce la serotonina en las plantas?
La serotonina es una molécula ubicua, presente entre los distintos reinos, tanto eucariotas como procariotas. En los años 50 se reportó por primera vez este compuesto en una especie vegetal, la leguminosa Mucuna pruriens, una hierba medicinal conocida coloquialmente como frijol de terciopelo; hasta la fecha, se ha reportado en más de 90 especies, pertenecientes a 37 familias diferentes.
En las plantas, la serotonina se sintetiza de manera diferente a como ocurre en los animales, pues al contrario que en este grupo, el proceso inicia con una descarboxilación del triptófano y después ocurre su hidroxilación; esta sigue un mecanismo de biosíntesis finamente regulado, ya que el triptófano es uno de los aminoácidos que se encuentra en menor proporción dentro de las plantas y, al mismo tiempo, sirve para producir una gran diversidad de metabolitos, algunos de ellos actúan como hormonas vegetales, tal es el caso de las auxinas.
La serotonina está presente en todos los tejidos vegetales, aunque su concentración entre cada uno de ellos varía. Los tejidos reproductivos, como los frutos, flores y semillas, son los que presentan la mayor concentración de esta indolamina, mucho más que como ocurre en las hojas o la raíz. Asimismo, esta concentración va cambiando con el tiempo y conforme al estado de maduración de la planta, e incluso es diferente entre especies, familias o cultivares. Las condiciones de cultivo y la localización geográfica también son factores que influyen sobre la síntesis y acumulación de serotonina.
Pero, ¿las plantas para qué la utilizan?
La serotonina juega un papel importante en procesos de crecimiento y de desarrollo como son la formación de nuevos órganos (organogénesis), la división y diferenciación celular, lo que conlleva también a una mayor acumulación de biomasa. También está involucrada en la reproducción, pues participa en la germinación de semillas, el desarrollo de frutos y en la propagación de explantes. La regulación de estos procesos se atribuye a su interacción con otras hormonas vegetales. Un ejemplo de esto, es con las auxinas, las hormonas vegetales por excelencia encargadas del crecimiento. Está demostrado que la serotonina actúa antagonizando la vía auxínica en la raíz, funcionando como un regulador del crecimiento y provocando la ramificación de la misma. Un segundo aspecto es su papel en la regeneración celular a través de su función antioxidante.
La serotonina también está involucrada en el proceso de fotosíntesis, dada su importancia en la percepción de la luz a través de la modulación de fitocromos y, al mismo tiempo, dentro de los cloroplastos, en estructuras membranosas llamadas tilacoides, protege al organelo del daño oxidativo causado por la acumulación de moléculas reactivas.
Las especies reactivas de oxígeno se producen principalmente en los cloroplastos y la mitocondria, y son productos derivados del oxígeno por el metabolismo normal de la célula; son altamente reactivas y, en altas concentraciones, inducen un estado oxidativo que daña moléculas y estructuras celulares.
Al disminuir este daño, la serotonina logra retrasar la senescencia, es decir, el envejecimiento de los órganos vegetales. Durante la senescencia, las células necesitan mantener sus funciones vitales y protegerse del daño causado por el incremento de ERO. La serotonina juega un papel importante en eliminarlas y, en presencia de altas cantidades de ERO dentro de la célula, también se incrementa la producción de serotonina en los cloroplastos y las mitocondrias. Esto favorece al reciclaje de nutrientes a partir de las hojas senescentes hacia otros tejidos.
Además de proveer protección a la planta contra sustancias dañinas dentro de ella, la serotonina también es capaz de mitigar el daño ocasionado por diferentes tipos de estrés proveniente del ambiente, como temperaturas extremas, luz intensa, metales pesados o herbicidas. Adicional a esto, la serotonina dota a las plantas de resistencia ante el daño ocasionado por microorganismos patógenos, gracias a un reforzamiento en las paredes celulares por una acumulación inducida de serotonina después de una infección por bacterias u hongos.
La serotonina ha acompañado a los organismos a lo largo de la evolución y sus funciones les ayudan a adaptarse a las diferentes condiciones ambientales. Su ubicuidad en todos los reinos, denota la importancia de esta indolamina en la supervivencia y continuidad de las especies vegetales. Aún queda mucho por entender sobre los procesos que cumple en ellos, así como los mecanismos moleculares mediante los que actúa, por lo que el estudio de los neurotransmisores aún nos depara grandes sorpresas.
Karen Monserrat García-Valle. Estudiante de la Maestría en Ciencias en Biología Experimental, Laboratorio de Biología del Desarrollo Vegetal, Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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José López-Bucio. Profesor e investigador en el Laboratorio de Biología del Desarrollo Vegetal, Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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