Resumen

Julio Adrián Gómez-Villa
Estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas,
opción Biotecnología Alimentaria, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Morelia, Michoacán.
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Nabanita Dasgupta-Schubert
Profesora e Investigadora de la Facultad de Físico Matemáticas,
Laboratorio de Biofísica y Estudios de Radiación, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Morelia, Michoacán.
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Plasticidad fenotípica en plantas

El mayor problema que enfrenta el medioambiente a nivel global, desde hace varias décadas, es el cambio climático, generado por el incremento de gases de efecto invernadero, tales como vapor de agua, metano, ozono y dióxido de carbono, lo que provoca un descontrol en el ambiente, causando el exceso de lluvias, sequías extremas y heladas.

Estas alteraciones climáticas afectan a todos los organismos del planeta, pero de manera especial a las plantas, las cuales no pueden desplazarse para protegerse de los cambios extremos del ambiente. Para resguardarse, las plantas tienden a generar un mecanismo de defensa que se da por una característica altamente desarrollada por estos organismos llamada plasticidad fenotípica, siendo esta la capacidad que les permite a las plantas modificar su metabolismo con la finalidad de tolerar y de sobrevivir al estrés que el ambiente les genere.

El estrés ambiental en las plantas lo podemos definir como cualquier tipo de situación del medioambiente que sea adverso y que afecte el desarrollo de las plantas, como sequía, inundaciones, heladas, plagas, entre otras.

¿Cómo afecta el estrés de las plantas a la ecología y la agricultura?

Un efecto del estrés ambiental, generado en el área de la ecología, puede llevar a la disminución poblacional y, si este estrés es muy nocivo, a una muy posible extinción de las plantas. En el área agrícola, puede generar una disminución en la cantidad y calidad de la producción, incluso hasta una pérdida total, generando menoscabos económicos y alimentarios. Por fortuna, todas las plantas presentan un rango de tolerancia o de resistencia a dicho estrés, lo cual les permite a las plantas resistir a las inclemencias del ambiente, escapando de los estímulos negativos del ambiente y permaneciendo bajo un estado de estrés sin que la planta se vea afectada.

¡¡¡Pero momento!!! No todas las plantas tienen la misma tolerancia, ya que eso va a depender de la especie y de las variaciones ambientales que ha tenido por años, así como del sitio o región en donde nacen, crecen y mueren.

Con estas variaciones, las plantas que presenten menores rangos de tolerancia o de resistencia tendrán que morir, mientras que las de mayor rango de tolerancia tendrán la oportunidad de sobrevivir. Esto significa que el estrés generado por el ambiente puede alterar la vida de las plantas a través del tiempo. Un estresor que impacta fuertemente la supervivencia de las plantas es la sequía y las variaciones de la temperatura. Esta última, en la actualidad, se ha presentado con valores extremos por consecuencia del innegable cambio climático. Una pregunta que nos surge inmediatamente es la siguiente: ¿Qué pasa cuando una planta recibe el mismo tipo de estrés por segunda ocasión a lo largo de su vida?

Cuando las plantas experimentan un tipo de estrés por segunda ocasión, por ejemplo, durante las heladas que se presentan anualmente, estas responden cada vez de una mejor manera, incrementando rápidamente la producción de compuestos que le ayudan a tolerar el daño que provocan las heladas o bajas temperaturas. Generalmente, ante este tipo de estrés, las plantas producen proteínas, azúcares, entre otros compuestos, que las ayudan a tolerar el frío; estas se mantienen en un estado de alerta por la experiencia vivida anteriormente. ¡Sí!, ¡leíste bien! Es como si recordaran este estrés y respondieran a él.  

Un ejemplo más de la memoria generada por estrés es cuando una planta, al experimentar un periodo de sequía, entra en un estado de marchitez debido al estrés causado por la deshidratación, teniendo una recuperación después de ser rehidratada. Cuando un segundo estrés de sequía se presenta en la vida de esa planta, se genera un «recuerdo o memoria» de su anterior experiencia del estrés previo a la sequía, evitando perder humedad para poder resistir un poco más a la falta de agua.

¿Y si el estrés es demasiado fuerte?

Cuando el estrés llega a ser demasiado fuerte, es decir, que la supervivencia de las plantas se ve altamente afectada y comprometida, estas pueden transferir esa memoria o recuerdo a sus descendientes «para prevenirlos» del estrés que sufrirán ante condiciones similares por primera vez, con lo cual podrán tener una mejor respuesta ante dicho estrés, con el fin de lograr incrementar sus probabilidades de supervivencia, evitando la muerte. A esta transferencia de memoria que se genera de padres a hijos se le llama memoria transgeneracional.

Un ejemplo de memoria transgeneracional ocurre cuando las plantas son invadidas por plagas que afectan drásticamente su salud, llegando a matar a muchas de ellas; las plantas sobrevivientes, atacadas por una plaga, logran combatirla, generando un incremento de metabolitos que detienen el ataque del patógeno o incluso le causan la muerte.

Durante la supervivencia, las plantas experimentan un «sobre estrés» que las tienen en riesgo de muerte, lo que les permite generar no solo una memoria para ataques futuros, sino que también llegan a transmitir este recuerdo a sus descendientes, los cuales nacen con la capacidad de producir este tipo de metabolitos y las concentraciones activas, por lo que toleran o resisten la invasión de un patógeno en particular. 

¿Cómo podemos proteger la agricultura ante extremas temperaturas?

El desarrollo de investigaciones relativas al estudio de la memoria transgeneracional en plantas expuestas a temperaturas extremas, no permitiría entender cómo algunas plantas llegan a heredar esos mecanismos para tolerar o resistir ese estrés. Asimismo, esos resultados nos ayudarían a asegurar la producción agrícola, generando líneas de semillas que sufran exposiciones generacionales de temperaturas extremas.

Es posible explotar esta resistencia, incrementando los rangos de tolerancia con esa memoria que las plantas pueden heredar al llevarlas a un estrés extremo, obligándolas a sobrevivir y a tolerar las temperaturas extremas. Un objetivo principal es que las plantas sean capaces de hacerle frente a las condiciones ambientales extremas que serán inevitables en un futuro muy próximo y, con ello, estar un paso adelante de lo que se puede presentar con las variaciones del cambio climático.

Grant-Downton R.T. y Dickinson H.G. (2006). Epigenética y sus implicaciones para la biología vegetal 2: la «epifanía epigenética»: epigenética, evolución y más allá. Ana. Bot., 97(1), 11-27. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2000771/pdf/mcj001.pdf

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