El arma química de los pinos

Escrito por Irenka Fabián Plesníková y Teresa Terrazas Salgado

Don Toño se levantó como siempre poco antes del amanecer y tomó su herramienta para ir a trabajar al bosque a recolectar resina como lo hace todos los días y como lo han hecho su papá y su abuelo por más de 80 años. Su día comenzó bajo esa aparente quietud que inspira el bosque. Si tan solo pudiera imaginar todo lo que está sucediendo, terminaría asombrado, porque en realidad, en el bosque se llevan a cabo un sin fin de actividades dinámicas y batallas ocultas a primera vista. Entre ellas, la fábrica de metabolitos por las plantas que conforman el bosque, muchos de ellos con fines de defensa, como la resina.

La resina, esa sustancia viscosa, pegajosa que brota de las entrañas de los pinos y que ha sido por años el sustento de muchas familias resineras como la de Don Toño, es una de las principales características que ha permitido que estos árboles logren defenderse ante los ataques de sus enemigos naturales por millones de años. Se trata de un metabolito secundario, un compuesto químico característico de las plantas u otros organismos que no pueden huir en caso de peligro.

En el pasado, este tipo de metabolitos, se consideraban como productos de desecho, como un error del metabolismo primario, que no tenía importancia para las funciones vitales de las plantas. Pero ahora, esta visión ha cambiado y ahora se sabe que muchos productos secundarios son componentes importantes de los mecanismos de defensa de las plantas, fundamentales para que puedan sobrevivir.

 

Los terpenos de las plantas

El grupo más grande de metabolitos secundarios de las plantas son los terpenos, algunos de ellos no se disuelven en agua y se oxidan fácilmente, es decir, endurecen en cuanto están expuestos al aire. Su estructura se basa en la repetición de unidades de isopreno (C5H8), una simple molécula de hidrocarburo. Los terpenos con dos unidades de isopreno (C10) se llaman monoterpenos, los de C15 (sesqui-), los de C20 (di-), los de C30 (tri-), C40 (tetra-) y con más de 40 carbonos (poli-) terpenos.

Lo interesante, y que no sabe Don Toño, es que en los pinos son parte de la “batalla química" que a lo largo de los siglos se ha dado entre estos árboles y sus adversarios - los insectos herbívoros, los hongos y otros microorganismos asociados-.

                     

Pero ¿Qué es la Resina?

La resina es un licuado químico de tres tipos de terpenos (C10, C15 y C20) en diferentes proporciones y concentraciones. Ésta, es una característica importante ya que, para los enemigos del pino, a largo plazo resulta más difícil adaptarse a una mezcla de compuestos que a un solo metabolito. Los monoterpenos y los sesquiterpenos son la parte “volátil” de la resina, además de ser responsables de ese aroma tan característico a bosque, se encargan de desalentar a los insectos y a los microorganismos con una variedad de toxinas para que no se alimenten, no ovipositen y no se puedan reproducir.

Con un ligero cambio en la concentración o composición de estos compuestos pueden mandar mensajes de alerta de manera menos costosa y más eficiente que si lo hicieran a través del sistema vascular (responsable de mover el agua y los productos de la fotosíntesis). Además, actúan como disolvente para transportar los diterpenos de mayor peso molecular al sitio de la lesión. También, pueden atraer insectos que son enemigos de los herbívoros invasores, como una defensa indirecta.

Una vez que la resina brota y entra en contacto con la atmósfera, la parte volátil se evapora, y queda la fracción “no volátil”. Esta fracción es una masa semicristalina conformada por ácidos resínicos (diterpenos). Sus características principales son: tener la viscosidad suficiente para atrapar, sofocar a los enemigos (los insectos tales como escarabajos descortezadores) y formar una barrera que selle cualquier herida de forma inmediata.

Aunque Don Toño es resinero, no sabe que en el momento que va al bosque, los pinos que visita están en combate, es una guerra química entre este tipo de plantas y otras coníferas que como un gigante Goliat, tienen que sobrellevar los ataques sin poder esquivar al enemigo, y un pequeño pero ágil David, un herbívoro que se puede mover a su capricho.

La guerra química de los pinos y el papel ecológico de la resina 

En las plantas existen dos tipos de estrategias de defensa en respuesta a cualquier ataque: la constitutiva (ya presente) y la inducida (en respuesta al ataque), que pueden ser tanto de carácter físico/mecánico como químico. En esta batalla, la primera línea de protección son las defensas constitutivas, las que ya están inmediatamente disponibles para entrar en acción en el momento que se les requiera. La corteza, a manera de armadura, es el primer obstáculo. Ésta, forma una protección con sus capas de células suberificadas y lignificadas, y los duros cristales de oxalato de calcio en su parte interna, que con su dureza desalienta al enemigo que pretende invadir el árbol para debilitarlo y poderse reproducir.

Una siguiente línea de defensa, es la resina, el arma química más importante, la cual se almacena bajo presión en conductos especializados, llamados canales resiníferos. Los canales se encuentran principalmente en la parte interna de la corteza (el floema secundario) y en la madera (el xilema secundario), pero se pueden localizar también en las raíces y las hojas. Están formados por células epiteliales, las cuales sintetizan la resina al interior del canal - el lumen. Los canales forman una red bidimensional, como si fuera una tubería para el paso de sustancias peligrosas y tóxicas.

Esta estrategia química es una respuesta gradual al ataque. El primer paso es detener o repeler a los visitantes no deseados para que no invadan los tejidos (con el escuadrón de los compuestos volátiles), para espués matarlos o aislarlos; posteriormente, con el escuadrón de los compuestos no volátiles, sellan y reparan el área afectada, para que el árbol no sufra una invasión microbiana o un daño mayor. Si el ataque es demasiado fuerte, entran en acción los refuerzos, una tercera línea de defensa - el batallón de las respuestas de defensa inducida por el ataque. Este tipo de defensa varía en su complejidad y puede regularse en función de qué tan grave es el ataque.

                A corto plazo, aumenta la producción de resina en los canales que ya estaban presentes y a su vez se modifica la composición para que sea aún más tóxica y letal.

                A largo plazo, se pueden formar canales completamente nuevos, los llamados “canales traumáticos”, para producir más y nuevas defensas, y/o crear una capa protectora en el sitio afectado o dañado.

Toda esta combinación de estrategias de defensa tiene en conjunto un objetivo final común: impedir que se dañen las funciones vitales del árbol. 

 

El valor de la resina para el hombre

Pero, la resina además de su función ecológica, el hombre la utiliza desde tiempos ancestrales para una gran diversidad de usos. Se han encontrado pruebas de que se utilizaba para los embalsamamientos de los fenicios, egipcios, incas y cartagineses. También se empleaba para sellar y preservar los barcos de madera. En la cultura prehispánica se utilizó para alumbrar, pintar, como pegamento y tiene un uso en la medicina tradicional.

La producción de resina se ha inducido de manera artificial, mediante diferentes tipos de extracción y en algunos países se ha estimulado con productos químicos. En México, Don Toño, resina sus árboles con un método inventado en Francia y patentado en 1845 por el abogado, agricultor e inventor, Pierre Hughes. Es una técnica que consiste en realizar una herida en el tronco de los árboles e instalar un sistema de recolección. Este método es compatible con la vida del árbol y permite la extracción de resina durante varios años. Una vez que los resineros llenan los recipientes, la transportan del bosque a la fábrica, donde mediante destilación por arrastre de vapor, se obtienen dos componentes principales: la brea y el aguarrás.

En la actualidad, estos componentes de la resina se utilizan para fabricar pinturas, lacas, tintas de impresión, productos de limpieza, jabones, desinfectantes, goma base para chicles, aromas y aditivos alimentarios, bebidas, productos cosméticos (esmalte de uñas, ceras de depilación), perfumes, entre otros y se van descubriendo nuevos usos comerciales como fármacos, plaguicidas o biocombustibles. Prácticamente son parte de nuestra vida diaria.

 

Saber Más:

Anaya-Lang, A.L. y Espinosa-García F.J. (2006). La química que entreteje a los seres vivos. Ciencias, (083), 4-13. http://revistas.unam.mx/index.php/cns/article/view/12064

 Digital Studios, KQED. It’s a Goopy Mess When Pines and Beetles Duke it Out | Deep Look. (2014, Septiembre 26) [Archivo de video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=wR5O48zsbnc

 Quiroz-Carranza, J.A., Alejandro M. y Alberto M. (2015). Resinas naturales de especies vegetales mexicanas: usos actuales y potenciales. Madera y bosques, 21(3), 171-183.

http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-04712015000300013&script=sci_arttext 

 

M.C. Irenka Fabián Plesníková, estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas en la Opción Forestal, adscrita al Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Actualmente realiza su tesis sobre los caracteres (anatómicos y morfológicos) que intervienen en la producción de resina y su posible control genético en la especie Pinus oocarpa. Le interesa la genética forestal, la anatomía de la madera y todo lo que contribuya al cuidado de los bosques y asegure el bienestar de sus habitantes.

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D.C. Teresa Terrazas Salgado, Bióloga, Maestra en Ciencias en Botánica y Doctora en Ciencias en Biología (Universidad de Carolina del Norte, EEUU). Actualmente es investigadora del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México. Realiza investigaciones para entender cómo y en qué medida la variación anatómica de los tejidos vegetales contribuye a caracterizar grupos funcionales y su relación con aspectos fisiológicos y del crecimiento (actividad cambial y marcas periódicas). Esta perspectiva intenta contribuir al conocimiento de las modificaciones que el tejido vascular tendrá con el cambio climático, aspectos que ha abordado en especies de diferentes grupos taxonómicos como Asteraceae, Cactaceae, Fagaceae, Grossularaceae, Malvaceae, Pinaceae y Rosaceae.

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