CÁLCULO
MATEMÁTICO
En su blog, en español
(con algunos artículos traducidos al inglés), Elodie Brans publicaba, el año
pasado, un artículo que se integra perfectamente en mi serie “el espíritu de
las plantas”.
Encontraras un acceso
directo a este blog en la columna de la izquierda.
Le pedí permiso para
utilizarlo. Después de varios intentos fallados de escribir un artículo
personal sobre el mismo tema, que sea igual de conciso y claro, decidí
publicarlo tal cual, traduciéndolo además al francés y al inglés.
Es como una cierta
falta de valor, pero al final, si es para decir lo mismo, pero peor escrito…
Pues para escribir su
artículo titulado “Las plantas, esas expertas en cálculo matemático.”
Elodie
Brans utilizaba una publicación (en inglés) de la revista eLIFE
Imagen extraída del artículo original de Elodie Brans.
“Las
últimas investigaciones en biología vegetal hacen que este mirando los geranios
de mi balcón con cierta admiración. Tendemos a pensar que las plantas son seres
inertes, extremadamente frágiles, apreciadas sólo por lo que producen
(semillas, flores, frutos, raíces, tubérculos, madera, oxígeno …). Pero podéis
ir borrando esta imagen de subespecie pasiva porque ya sabemos que, al igual
que los animales y aunque no las oímos,
las plantas “hablan” entre ellas empleando diversos mecanismos sensoriales
para comunicarse, especialmente con el fin de defenderse.
¡Las plantas pueden sentir, las plantas pueden expresarse … y
ahora también pueden contar!
Botánicos
del centro de investigación británico John Innes Centre publicaron este
apasionante trabajo en la revista eLIFE después de haber constatado que las plantas eran capaces de gestionar su
reserva de almidón durante toda la noche de modo que estas se acaban
precisamente en el momento en que amanece para
así evitar una muerte asegurada por hambruna.
Imagen extraída del artículo original de Elodie Brans.
Como
todos sabemos, durante el día las plantas llevan a cabo la fotosíntesis,
proceso esencial para su crecimiento porque es durante el día que, gracias al
CO2 atmosférico y la energía que aporta la luz, las plantas sintetizan materia
orgánica imprescindible para su constitución. Por la noche, en ausencia de luz
y de fotosíntesis, la maquinaria molecular no se para, las plantas siguen
generando materia orgánica y lo hacen recurriendo a sus reservas de
carbohidratos (típicamente de almidón) para seguir aportando energía a su
metabolismo.
¿Una adaptación de recursos variables e inteligente?
Partimos
de la premisa de que el sol no siempre se pone a la misma hora, bien por el
cambio de temporada, la zona geográfica o incluso simplemente porque por
desgracia para las plantas de nuestro salón no abrimos las persianas a la misma
hora. Entonces si las noches no duran el mismo tiempo, ¿cómo se las arregla una
planta para gestionar eficazmente su stock de almidón sin llegar desmayada a la
mañana siguiente?
Para
responder a esta pregunta, los botánicos autores del estudio realizaron un
experimento muy simple, pero con resultados vanguardistas para los organismos
vegetales. Colocaron a Arabidopsis thaliana, la planta herbácea favorita por
excelencia de los laboratorios, en diferentes cuartos de luz controlada para
someterlas a noches de longitud variable. Sorprendentemente, observaron que sea cual sea la longitud de la noche,
si la llegada de la noche fue artificialmente avanzada o retrasada, las plantas consumen siempre el 95% de sus
recursos en almidón acumulados durante el día.
Así, dos
hipótesis fueron avanzadas: o bien la
planta se adapta a lo largo de la noche con una velocidad de consumición
del almidón variable con aceleraciones o desaceleraciones para así ahorrar en
energía hasta la llegada del sol, o la
planta evalúa desde el atardecer la longitud de la noche, es decir,
controla el ritmo de consumición del almidón para que este sea constante hora
por hora durante toda la noche.
Arabidopsis thaliana from https://www.mpipz.mpg.de
Un dominio perfecto del cálculo matemático.
Con el
fin de observar cómo las plantas se adaptaron, los científicos utilizaron
plantas controladas con un ritmo preestablecido de 12 horas días / 12 horas
noches a los que cambiaron bruscamente la duración de la noche reduciendola a
8h o aumentando a 16h. En cada cambio, la planta se adaptó y de nuevo siempre
consumió el 95% de sus recursos… siempre! En otras palabras, las plantas “prevén” la duración de la
noche y su reloj interno “sabe” que el ciclo de la madrugada-amanecer es de
24h.
¿Y qué
pasa si la noche se hace más larga entonces?
– Si el
sol cae de repente después de 8h (no en 12h como suele ser el caso), el “reloj
biológico” de la planta calcula 24 horas (tiempo total) menos 8h (soleado), lo
que da 16 horas de noche;
– Y
entonces la planta divide su tasa de recursos por el número de horas en la
noche.
Conclusión: las plantas saben restar y dividir.
Parece de
locos pero los científicos del Centro John Innes están convencidos de que las
plantas controlan su ritmos de consumición de almidón durante la noche
realizando cálculos matemáticos muy
sutiles, concretamente divisiones
aritméticas!!
¿Podemos hablar de “memoria” o “inteligencia”?
Otros
experimentos se llevaron a cabo, incluyendo la inserción de un pequeño periodo
de sol durante la noche para engañar a las plantas y restablecer su reloj
interno a cero. Quizás podéis intuir las conclusiones… Para ir más lejos en la
sutileza del funcionamiento de estos seres que creíamos “inferiores”, resulta
que la planta (que había reconstituido parte de sus reservas durante este breve
periodo de luz) ¡no cayó en la trampa! ¡Cuando la noche regreso, calculó cuánto
tiempo de oscuridad le quedaba para cumplir el ciclo de noche completo y a qué
ritmo, más intenso que el calculado inicialmente, tenía que consumir su stock
parcialmente renovado! Tendrían
entonces, además de una calculadora interna, una memoria.
Si, los
científicos aún no saben con exactitud cómo las plantas evalúan la duración de
la noche, dan por sentado que se trata de
interacciones químicas entre dos moléculas diferentes: la primera
informaría sobre el tiempo que queda
antes del amanecer y la segunda advierte de la cantidad restante de stockage en sus células. Modelos
matemáticos ya han confirmado este ingenioso funcionamiento en el cual la planta fija la velocidad a la que se va
a consumir sus reservas en carbohidratos durante el período que no tendrá
acceso a otra fuente de energía.
Imagen extraída del artículo original de Elodie Brans.
Este
descubrimiento me ha hecho mirar el mundo vegetal con otra perspectiva. Cada
noche la planta pone en marcha un proceso para maximizar sus reservas de
hidratos de carbono, sin entrar en el rojo (de ahí el margen del 5% de la
seguridad), ciertamente un proceso digno de ser comparado con los de los seres
“superiores”. Es evidente que estos mecanismos son esenciales para mantener el crecimiento y la productividad de la planta.
Y ahora muchos expertos se preguntan, si logramos entender cómo consiguen las
plantas proseguir con su crecimiento en la oscuridad, podríamos aprovechar ese
conocimiento para mejorar espectacularmente nuestras cosechas.
¿Una idea
fascinante verdad?”
El mundo vegetal es fascinante, y no deja de
sorprendernos, revelando capacidades totalmente insospechadas hasta ahora.
Esta comprensión debe hacernos considerar las
plantas de otra manera, pero también ofrece perspectivas de futuro muy innovadoras
para la agricultura.
Es una vía esencial para optimizar la producción
agrícola, cubrir las necesidades de seguridad alimentaria del planeta, sin por
eso aumentar el impacto energético, hídrico y medio ambiental de la agricultura.
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