Cuando llegan a las plantas, las bacterias Pseudomonas syringae buscan puertas abiertas por donde ingresar y causar lesiones en las hojas y en los tallos. Las puertas son los estomas, poros microsc\u00f3picos que poseen la capacidad de abrirse o cerrarse. Pero la planta detecta al enemigo y r\u00e1pidamente bloquea sus entradas. Con las puertas cerradas las bacterias no tienen como entrar, pero no desisten. Descubren la llave para abrirlas y atacar a su v\u00edctima.<\/p>\n
Parece una batalla cient\u00edfica de ficci\u00f3n pero es real. Cerrar los estomas es una respuesta innata de las plantas que restringe la invasi\u00f3n de las bacterias. La funci\u00f3n inmunol\u00f3gica era desconocida para esas estructuras responsables del intercambio gaseoso y la transpiraci\u00f3n de las plantas. El descubrimiento fue hecho por la bi\u00f3loga brasile\u00f1a Maeli Melotto, actualmente contratada como investigadora asociada en la Michigan State University (MSU), Estados Unidos. ?Los estomas conforman la primera barrera contra la infecci\u00f3n bacteriana, y una sustancia liberada por las bacterias, la coronatina, bloquea esa defensa?, resume Maeli, primera autora del art\u00edculo publicado en la edici\u00f3n de septiembre de la revista cient\u00edfica Cell con tales resultados.<\/p>\n
Lo descubierto es un paso importante en el conocimiento sobre los estomas. El mecanismo de defensa en la superficie de las hojas, hasta era desconocido en gran parte por causa del m\u00e9todo de inoculaci\u00f3n, el m\u00e1s com\u00fan en los laboratorios. Para estudiar el sistema inmunol\u00f3gico vegetal, los investigadores inyectan el agente infeccioso (virus o bacterias) directamente dentro de la hoja. La b\u00fasqueda de Maeli estuvo impulsada por las observaciones de otros investigadores realizadas hace diez a\u00f1os, que mostraron la ineficacia de algunas bacterias para causar infecci\u00f3n cuando son inoculadas en la superficie de las hojas\u00a0 en lugar de en su interior. ?Como en condiciones de laboratorio las bacterias s\u00f3lo entran en las hojas por el estoma, comenc\u00e9 a estudiar si eran ellos los que las proteg\u00edan contra la invasi\u00f3n?, cuenta.<\/p>\n
Un equipo de laboratorio coordinado por Sheng Yang He utiliz\u00f3 la planta Arabidopsis, una especie de versi\u00f3n vegetal del rat\u00f3n de laboratorio, para estudiar los mecanismos moleculares y de bloqueo que permiten a las plantas evitar las infecciones bacterianas. El grupo expuso hojas de Arabidopsis a una familia de P. syringae nociva para las plantas. Las plantas ten\u00edan entre 70% y 80% de sus estomas abiertos, una situaci\u00f3n t\u00edpica de condiciones de luz propicias para la fotos\u00edntesis. Pero las bacterias no se quedaron quietas: ellas distinguieron los estomas cerrados de los abiertos y se aglomeraron a su alrededor como los pasajeros que se api\u00f1an para entrar en el metro antes que toque la silbato, en un horario pico.<\/p>\n
La planta no avisa con un silbato, pero, al detectar a los invasores las hojas del experimento reaccionaron cerrando los estomas: en dos horas, s\u00f3lo 30% de ellos segu\u00eda abierto. La reacci\u00f3n defensiva fue transitoria. Tres horas despu\u00e9s, a pesar de que las bacterias continuaban all\u00ed, hab\u00eda otra vez tantos estomas abiertos como antes del ataque. Lo que las induce a abrirse es una sustancia liberada por las bacterias llamada coronatina, que hace las veces en las hojas de un ?\u00c1brete S\u00e9samo?, las palabras m\u00e1gicas que Al\u00ed Bab\u00e1 us\u00f3 para entrar en la cueva de los 40 ladrones.<\/p>\n
Los investigadores demostraron tambi\u00e9n que la reacci\u00f3n ante las bacterias es un reflejo generalizado que no depende de los da\u00f1os causados por el invasor. Los estomas tambi\u00e9n se cierran cuando son expuestos a la Escherichia Coli, bacteria que ataca a los seres humanos pero es inofensiva para las plantas. Sin embargo, al contrario de lo que descubrieron con la P. syringae, Maeli y sus colegas observaron que la E. coli no posee un mecanismo que induzca a la reapertura de las puertas. Como no se especializa en el ataque a plantas, esa bacteria no ha descubierto la se\u00f1al que le asegure la entrada.<\/p>\n
Protagonistas discretos ?<\/strong> Oliveira hizo su doctorado en el laboratorio de Dawson, e investiga si en Brasil sucede lo mismo que fue descubierto en las secuoyas. Sus estudios han demostrado que las plantas de la Sabana y de la Amazonia tambi\u00e9n absorben agua por las hojas. El bot\u00e1nico considera al mecanismo como una respuesta generalizada de las plantas a la disponibilidad de agua en el ambiente. El caso de las secuoyas es ejemplar, pues son \u00e1rboles de gran porte que viven en una regi\u00f3n con meses enteros de calor, con una espesa neblina diaria durante ese per\u00edodo. Existe por lo tanto, m\u00e1s agua en el aire que en el suelo. Para verificar como el agua ingresa en las hojas, ser\u00e1 preciso realizar experimentos en laboratorio, como utilizar sustancias que induzcan el cierre de los estomas y comparar la absorci\u00f3n de agua foliar (relativo a las hojas), con la de las plantas no manipuladas.<\/p>\n Misterio vegetal ?<\/strong> Hecho el descubrimiento en Arabidopsis, es preciso demostrar que lo mismo vale para otros sistemas. El uso de modelos biol\u00f3gicos, como Arabidopsis para las plantas, ratones de laboratorio para los mam\u00edferos o dros\u00f3filas para los insectos, permite un avance m\u00e1s r\u00e1pido en la investigaci\u00f3n. Luego de descubrir un mecanismo en alguna de esas especies, es posible dirigir los estudios en busca de propiedades espec\u00edficas en otros organismos. Maeli examin\u00f3 tambi\u00e9n tomates y plantas de tabaco, que presentan el mismo tipo de respuesta. Por lo tanto, el grupo de la Universidad de Michigan va a invertir en comprender mejor el mecanismo que descubri\u00f3. ?Pretendemos estudiar con mayor detalle los componentes moleculares involucrados en la defensa estomatal y como la coronatina hace para desactivarlos. Queremos tambi\u00e9n entender si esa defensa es efectiva contra otras bacterias patog\u00e9nicas que ingresan en la hoja, principalmente a trav\u00e9s del estoma?,\u00a0 dice Maeli.<\/p>\n En una selva tropical las hojas abrigan una inmensa diversidad de microorganismos (hasta 600 especies en una \u00fanica hoja) y procesos complejos de interacci\u00f3n (ver edici\u00f3n de julio de este a\u00f1o de Pesquisa FAPESP). El mundo de las hojas llega a tener un nombre entre los especialistas, ?fil\u00f3sfera?. A\u00fan queda mucho por descubrir en ese universo.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las bacterias se disputan con las plantas el control de los poros de las hojas.","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[95],"class_list":["post-80703","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80703","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80703"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80703\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80703"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80703"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80703"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80703"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\nA pesar de ser esenciales para la vida de las plantas, a\u00fan\u00a0 se sabe poco acerca de como los estomas funcionan. Los libros escolares dicen que ellos se abren durante el d\u00eda para absorber\u00a0 di\u00f3xido de carbono (CO2) que ser\u00e1 transformado en energ\u00edas mediante el proceso de fotos\u00edntesis. Pero el problema enfrentado por las plantas es que ellas pierden agua a trav\u00e9s de los poros abiertos, un fen\u00f3meno conocido como transpiraci\u00f3n. Por eso, el peligro de deshidrataci\u00f3n obliga a las plantas a cerrarlos en las horas de mayor calor. Lo mismo valdr\u00eda para cuando no es posible realizar la fotos\u00edntesis, que requiere de la luz solar, pero los nuevos datos ponen en duda esa visi\u00f3n. ?Exist\u00eda el dogma de que las plantas cierran sus estomas durante la noche, pero ahora estamos viendo que la realidad es distinta?, dice Rafael Oliveira, bot\u00e1nico del Centro de Energ\u00eda Nuclear en la Agricultura (Cena) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) en Piracicaba. Estudios recientes sugieren que los estomas pueden ser una alternativa a las ra\u00edces en la absorci\u00f3n del agua. Stephen Burgess y Todd Dawson, de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, demostraron en 2004 que las secuoyas californianas beben agua por las hojas. A\u00fan no se ha probado que los estomas sean los bebedores en este caso, pero Rafael Oliveira, de la USP, considera a esa hip\u00f3tesis como la m\u00e1s factible. Los dem\u00e1s mecanismos considerados ser\u00edan, seg\u00fan dice, m\u00e1s lentos que lo que \u00e9l y sus colegas observaron.<\/p>\n
\nA\u00fan no se sabe como las plantas detectan las condiciones ambientales, ni como interpretan las indicaciones contradictorias que el sol, la humedad del aire, o el sistema inmunol\u00f3gico y las bacterias proveen, para cerrar o abrir sus estomas. Pero la reacci\u00f3n defensiva parece tener un peso muy grande en la decisi\u00f3n: Maeli realiz\u00f3 sus experimentos a plena luz, cuando las plantas hacen la fotos\u00edntesis y por ello tienen sus estomas abiertos. Asimismo, cerca del 80% de los estomas abiertos se cerraron ante la presencia de bacterias. ?Ese hecho sugiere que la planta disminuye su fotos\u00edntesis cuando es atacada por pat\u00f3genos?, concluye. En un trabajo anterior con porotos, publicado en la revista Genoma en 2005, ella observ\u00f3 que genes ligados a la fotos\u00edntesis reducen su actividad cuando las plantas son atacadas por alg\u00fan agente infeccioso. Esos resultados indican que el cierre de los estomas no es un fen\u00f3meno aislado, sino parte de un sistema que coordina tanto las funciones vitales de la planta como su defensa.<\/p>\n