Investigadores del Departamento de Biología Vegetal de la Universidad de California, desvelaron el misterio detrás de cómo las plantas pueden percibir a luz en un amplio espectro. La investigación publicada en la revista Nature Communications Biology, nos muestra cómo es que las plantas pueden ‘ver’ incluso cuando no poseen ojos.

“Las plantas pueden ver mucho mejor que los humanos”, asegura Nitzan Shabek, coautor de la investigación. Pero ¿cómo es que lo logran?

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Las plantas ven aunque no poseen ojos

Las plantas no poseen órganos especializados en la detección de la luz, como nuestros ojos. No obstante, tienen una variedad de receptores capaces de detectar casi todas las longitudes de onda. Uno de los principales son los fotorreceptores de luz llamados criptocromos. Estos receptores aparecieron en la naturaleza hace miles de millones de años, están presentes en bacterias, plantas y animales.

“Tenemos criptocromos en nuestros propios ojos, donde están involucrados en el mantenimiento de nuestro reloj circadiano (el ciclo de sueño-vigilia)”, explica Shabek.

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@jcdilorenzo

Los criptocromos en las plantas regulan una variedad de procesos importantes como la germinación de semillas, el tiempo de floración y el ciclo circadiano. No obstante, la capacidad de recepción de luz todavía no está muy clara. Por ello, Shabek y su equipo realizaron análisis de laboratorio para determinar la estructura cristalina del dominio fotosensorial en plantas del tipo Arabidopsis thaliana.

Utilizaron rayos X de fuente de luz avanzada y consiguieron identificar la estructura de construcción del receptor de luz azul, criptocromo-2. Así descubrieron que la parte de la molécula que detecta la luz, cambia su estructura cuando reacciona con partículas de luz.

Los fotorreceptores reordenan su estructura molecular al detectar luz azul 

Cuando el criptocromo detecta un fotón entrante, reacciona de una manera que desencadena una respuesta fisiológica única. Entonces se origina un reordenamiento que transforma la estructura molecular, que pasa de una sola unidad a una estructura conformada por cuatro unidades unidas entre sí, llamada tetrámero.

“Este proceso de reordenamiento, llamado oligomerización fotoinducida, también es muy intrigante porque ciertos elementos dentro de la proteína sufren cambios cuando se exponen a la luz azul. Nuestra estructura molecular sugiere que estos cambios inducidos por la luz, liberan reguladores transcripcionales que controlan la expresión de genes específicos en las plantas”.

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@pawel_czerwinski

Así, a pesar de que las plantas no poseen ojos, se ha comprobado que reaccionan a la luz del tipo azul, modificando su estructura. Según Shabek, este es un paso importante para comprender los mecanismos de detección en las plantas. El equipo de investigación está sumamente interesado en desvelar cómo es que las plantas reaccionan a las vías de señalización luminosa y las percepciones de hormonas.

Referencia: Palayam, M., Ganapathy, J., Guercio, AM et al. Conocimientos estructurales sobre la fotoactivación del criptocromo-2 vegetal. Commun Biol 4, 28 (2021). https://doi.org/10.1038/s42003-020-01531-x

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