Científicos descubren mecanismo de las plantas para protegerse ante excesos de luz solar
Las plantas utilizan la luz solar como fuente de energía, transformando en alimento gracias a la fotosíntesis, pero un exceso de luz puede deshidratarlas y hasta dañarlas
16.05.2020 – Publicaciones
Existen diferentes mecanismos de defensa natural que las plantas utilizan para defenderse de un exceso de luminosidad, como la inclinación de las hojas hacia abajo o plegarse de manera que la superficie expuesta al sol sea la menor posible. Otra estrategia que utilizan, es la disipación de la luz extra como calor. Sin embargo, no se conocía demasiado sobre este mecanismo hasta ahora.
En un nuevo estudio, Gabriela Schlau-Cohen, Profesora Asistente de Desarrollo de Carrera Thomas D. y Virginia W. Cabot de Química en el MIT, la Universidad de Pavía y la Universidad de Verona observaron directamente, por primera vez, uno de los posibles mecanismos naturales en que las plantas disipan la energía. Para observarlo, utilizaron un tipo de espectroscopía altamente sensible para determinar que el exceso de energía se transfiere de la clorofila, el pigmento que da a las hojas su color verde, a otros pigmentos llamados carotenoides, que luego pueden liberar la energía en forma de calor.
“Esta es la primera observación directa de la transferencia de energía de clorofila a carotenoide en el complejo de recolección de luz de las plantas verdes“, dice Schlau-Cohen, quien es el autor principal del estudio.
La transformación del exceso de luz
Cuando la luz solar incide en una planta, las proteínas especializadas conocidas como complejos de captación de luz absorben la energía de la luz en forma de fotones, con la ayuda de pigmentos como la clorofila. Estos fotones impulsan la producción de moléculas de azúcar, que almacenan la energía para su uso posterior, ya que la planta durante la noche, entre otros mecanismos, respira y necesita una fuente de energía propia.
Imagen de cultivo bajo stress por exceso de luz solar
Muchas investigaciones previas, han demostrado también la existencia de mecanismos de defensa químicos de las plantas en condiciones muy soleadas, convirtiendo solo alrededor del 30 por ciento de la luz solar disponible en azúcar, mientras que el resto se libera como calor, ya que este exceso de energía, si permanece en las células de la planta, crea moléculas dañinas llamadas radicales libres que pueden dañar las proteínas y otras moléculas celulares importantes.
La hipótesis más simple de cómo las plantas eliminan estos fotones adicionales es que una vez que el complejo de captación de luz los absorbe, las clorofilas los pasan a moléculas cercanas llamadas carotenoides, los cuales son muy buenos para deshacerse del exceso de energía a través del calor producido por la vibración rápida. También son capaces de deshacerse de los radicales libres, lo que ayuda a prevenir el daño a las células.
Una de las razones por las que ha sido difícil observar este fenómeno es que ocurre en una escala de tiempo muy rápida (femtosegundos o cuadrillonésimos de segundo). Además, otro obstáculo es que la transferencia de energía abarca una amplia gama de niveles de energía. Hasta hace poco, los métodos existentes para observar este proceso solo podían medir una pequeña franja del espectro de luz visible.
Mecanismos de defensa que influyen en el rendimiento de los cultivos
“Una mejor comprensión del sistema de fotoprotección natural de las plantas podría ayudar a los científicos a desarrollar nuevas formas de mejorar el rendimiento de los cultivos“, dice Schlau-Cohen. Como ejemplo de esta conclusión, en un artículo del año 2016, investigadores de la Universidad de Illinois se mostró que al producir en exceso todas las proteínas involucradas en la fotoprotección, los rendimientos de los cultivos podrían aumentar entre un 15 y un 20 por ciento, por lo tanto se puede decir que si bien se ha logrado un gran paso al descubrir el mecanismo inicial, aún queda mucho por investigar y entender respecto al comportamiento intercelular de las platas.
Fuente
Massachusetts Institute of Technology
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