{"id":87668,"date":"2012-12-15T13:36:38","date_gmt":"2012-12-15T15:36:38","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=87668"},"modified":"2017-03-06T14:54:21","modified_gmt":"2017-03-06T17:54:21","slug":"las-sombrillas-coloridas-de-las-plantas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/las-sombrillas-coloridas-de-las-plantas\/","title":{"rendered":"Las sombrillas coloridas de las plantas"},"content":{"rendered":"
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L\u00e9o Ramos<\/span>Flor de pascua o estrella federal (Euphorbia pulcherrima<\/em>): el pigmento que ti\u00f1e de rojo las hojas tambi\u00e9n las protege de los da\u00f1os que causa la radiaci\u00f3n solarL\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

Las hojas rojas alrededor de las peque\u00f1as flores de la estrella federal o pastora llaman la atenci\u00f3n de las aves e insectos polinizadores. Pero muchos investigadores se hallan cada vez m\u00e1s convencidos de que, m\u00e1s all\u00e1 de transmitir mensajes a los animales, los colorantes responsables de la mayor\u00eda de los azules y rojos del reino vegetal, unas sustancias conocidas como antocianinas, cumplen funciones vitales para el organismo de las plantas.<\/p>\n

Un trabajo conjunto entre los laboratorios liderados por los qu\u00edmicos Frank Herbert Quina, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), y Ant\u00f3nio Ma\u00e7anita, del Instituto Superior T\u00e9cnico de Lisboa, en Portugal, est\u00e1n acumulando evidencias que corroboran una antigua teor\u00eda sobre las antocianinas: la que sostiene que esos pigmentos protegen a las hojas, especialmente a las m\u00e1s j\u00f3venes y las m\u00e1s viejas, contra el efecto perjudicial del exceso de luz solar y su radiaci\u00f3n ultravioleta.<\/p>\n

\u201cLas antocianinas tienen todas las propiedades de un filtro solar\u201d, afirma Quina. En una serie de art\u00edculos, el \u00faltimo publicado en marzo de este a\u00f1o en el Chemistry European Journal, Quina y sus colaboradores muestran c\u00f3mo hacen las mol\u00e9culas de antocianinas para absorber la luz y los rayos ultravioletas, transformando r\u00e1pidamente su energ\u00eda en calor inofensivo para la planta.<\/p>\n

La idea seg\u00fan la cual las antocianinas proteger\u00edan a las hojas de la acci\u00f3n del sol se discute desde el siglo XIX. Hab\u00eda ciertas dudas sobre ese efecto protector, ya que ellas se encuentran en las c\u00e9lulas vegetales en el interior de unas cavidades denominadas vacuolas, que en aquella \u00e9poca estaban consideradas como un mero dep\u00f3sito de basura celular. El contexto cambi\u00f3 al comienzo de los a\u00f1os 1990, cuando en experimentos con plantas se demostr\u00f3 que la fotos\u00edntesis de las hojas rojizas resist\u00eda mejor el exceso de radiaci\u00f3n solar.<\/p>\n

La luz es esencial para la fotos\u00edntesis, que es precisamente el proceso por el cual la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n solar es absorbida por un pigmento verde denominado clorofila y transformada mediante un complicado proceso bioqu\u00edmico en az\u00facares que se almacenan para posteriormente alimentar a la planta. Sin embargo, el exceso de luz, as\u00ed como la energ\u00e9tica radiaci\u00f3n ultravioleta, puede sobrecargar y da\u00f1ar a la clorofila, en un efecto llamado fotoinhibici\u00f3n.<\/p>\n

\"042-045_Pigment_202-1\"<\/a>Los brotes, donde el aparato fotosint\u00e9tico todav\u00eda no se ha formado por completo, son especialmente vulnerables a la fotoinhibici\u00f3n. \u201cEn las hojas del cacao, rojas cuando son j\u00f3venes, la antocianina comienza a desaparecer cuando se inicia la s\u00edntesis de la clorofila\u201d, explica Quina, que es estadounidense, pero reside en Brasil desde 1975.<\/p>\n

El riesgo de fotoinhibici\u00f3n tambi\u00e9n es mayor para las hojas en el fin de su vida. Durante el oto\u00f1o en los pa\u00edses templados, en algunas especies de \u00e1rboles tales como el arce rojo, las c\u00e9lulas de la capa superior de las hojas aumentan la s\u00edntesis de antocianinas cuando la clorofila de las c\u00e9lulas de la capa inferior comienza a decrecer, para reaprovechar el nitr\u00f3geno de esas mol\u00e9culas, almacenado para afrontar el invierno.<\/p>\n

En picosegundos<\/strong>
\nAisladas en laboratorio, las antocianinas son rojas cuando se las coloca en una soluci\u00f3n \u00e1cida, y azules en una soluci\u00f3n b\u00e1sica. Para estudiar sus reacciones ante la luz, los investigadores disparan pulsos de luz l\u00e1ser en varias longitudes de onda sobre soluciones de antocianinas con diferentes niveles de acidez, observando inmediatamente c\u00f3mo absorben \u00e9stas la radiaci\u00f3n.<\/p>\n

La antocianina roja normalmente se comporta como un \u00e1cido d\u00e9bil, tal como el \u00e1cido ac\u00e9tico del vinagre. Pero al ser expuesta al pulso l\u00e1ser, la mol\u00e9cula energizada por la luz se transforma en un \u00e1cido tan fuerte como el clorh\u00eddrico, perdiendo un i\u00f3n de hidr\u00f3geno al agua.<\/p>\n

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L\u00e9o Ramos<\/span>En las plantas, m\u00e1s all\u00e1 de disipar la energ\u00eda de la luz ultravioleta, las antocianinas neutralizan los radicales libresL\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

Todo esto sucede en menos de un pesta\u00f1eo. En menos de 200 billon\u00e9simos de segundo (picosegundos), ese movimiento del prot\u00f3n transforma la energ\u00eda de la luz visible y de la radiaci\u00f3n ultravioleta en calor, y la mol\u00e9cula retorna a su condici\u00f3n de \u00e1cido d\u00e9bil. \u201cSe trata de un medio muy eficiente para transformar la energ\u00eda de la luz en calor\u201d, dice Quina.<\/p>\n

El desplazamiento del prot\u00f3n, no obstante, no explica por s\u00ed s\u00f3lo ese efecto de filtro solar. Sucede que el proceso no absorbe la suficiente radiaci\u00f3n ultravioleta como para proteger a la planta. Lo que ayuda es el hecho de que las vacuolas est\u00e9n llenas de compuestos incoloros conocidos con el nombre de copigmentos, que absorben fuertemente la radiaci\u00f3n ultravioleta. A diferencia de las antocianinas, los copigmentos no poseen mecanismos para disipar la energ\u00eda de la luz sin provocar reacciones qu\u00edmicas perjudiciales para la c\u00e9lula.<\/p>\n

La concentraci\u00f3n de antocianinas y copigmentos en las vacuolas es tal que ambos tipos de mol\u00e9culas se combinan y forman un complejo \u2013una especie de supermol\u00e9cula\u2013 con las mejores propiedades protectoras de ambas.<\/p>\n

En experimentos recientes, los equipos brasile\u00f1os y portugueses demostraron que el complejo formado por una de las antocianinas m\u00e1s comunes, la cianidina, y un copigmento, el \u00e1cido coum\u00e1rico, no es producto solamente de la propiedad del copigmento de repeler el agua de alrededor de la antocianina para acercarse a \u00e9sta. Tambi\u00e9n existe una atracci\u00f3n el\u00e9ctrica entre la antocianina, con carga positiva, y el copigmento, con carga negativa, que provoca que las mol\u00e9culas se adhieran fuertemente.<\/p>\n

De esta manera, cuando el copigmento absorbe los rayos ultravioletas, pueden ocurrir dos procesos distintos. Si la antocianina se hallara a su lado, el copigmento le transfiere la energ\u00eda lum\u00ednica, y aqu\u00e9lla la convierte en calor mediante el desplazamiento de los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno. Pero si las mol\u00e9culas se hallaran unas sobre otras, la energ\u00eda de la luz se transfiere al movimiento de los electrones entre ellas. Este proceso ocurre m\u00e1s velozmente que el primero \u2013en menos de un picosegundo\u2013 y transforma la luz ultravioleta en calor de manera todav\u00eda m\u00e1s eficiente.<\/p>\n

Antioxidantes<\/strong>
\nEl efecto de filtro solar no es la \u00fanica protecci\u00f3n que las antocianinas aportan a las plantas. Tal como sucede con los animales, el metabolismo vegetal genera radicales libres, que son compuestos ricos en ox\u00edgeno altamente reactivos que da\u00f1an a las c\u00e9lulas. Los experimentos de Quina y otros investigadores est\u00e1n confirmando que esas mol\u00e9culas son potentes antioxidantes que r\u00e1pidamente neutralizan a los radicales. Por cierto, \u00e9se es uno de los motivos, por los cuales los nutricionistas recomiendan una dieta rica en verduras tales como el repollo colorado y frutas como la uva y el asa\u00ed, todos abundantes en antocianinas.<\/p>\n

Las plantas tambi\u00e9n poseen otros pigmentos antioxidantes. Los m\u00e1s comunes son los carotenoides, que colaboran con la clorofila en la fotos\u00edntesis, y son responsables por el amarilleo de las hojas en oto\u00f1o y por el color de la zanahoria, del tomate y del uruc\u00fa o achiote. Un \u00fanico orden de plantas, el de las Caryophyllales, que incluye a las remolachas, los cactos y las buganvilias [trinitaria, Santa Rita], produce en lugar de las antocianinas otros colorantes antioxidantes, las betala\u00ednas.<\/p>\n

Ning\u00fan otro pigmento vegetal, empero, origina una variedad tan amplia de tonos de azul y de rojo como las antocianinas. Sus colores dependen de la acidez y de la presencia en las vacuolas de ciertos copigmentos y metales. Por esa raz\u00f3n, una misma antocianina, la cianina, en condiciones distintas, colorea tanto a las cent\u00e1ureas azules como a las rosas rojas.<\/p>\n

Mezcladas con una concentraci\u00f3n baja de copigmentos, las antocianinas cambian de color f\u00e1cilmente ante peque\u00f1as alteraciones en la acidez, lo cual impide generalmente su utilizaci\u00f3n en la industria alimenticia. Una excepci\u00f3n ocurre con el color del vino tinto, que se mantiene a causa de una reacci\u00f3n entre las antocianinas. \u201cQuerr\u00edamos encontrar un modo para estabilizar el color de una antocianina pura\u201d, dice Quina. \u201cPor ahora s\u00f3lo sabemos c\u00f3mo hacerlo con sustancias no comestibles, tales como algunos detergentes\u201d.<\/p>\n

Otro problema al trabajar con las antocianinas reside en su obtenci\u00f3n en gran cantidad. \u201cPara extraer 20 miligramos de antocianinas de la flor de un pariente del camote, se necesitan 20 kilogramos de flores\u201d, informa Amauri Marcato, qu\u00edmico doctorado en bot\u00e1nica y colaborador de Quina en la USP. Adem\u00e1s, la obtenci\u00f3n, a partir de la mezcla natural de antocianinas, de un extracto purificado que contiene un solo tipo de mol\u00e9cula, es un proceso caro y complejo.<\/p>\n

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Latinstock\/ ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY\/ SPL<\/span>Las antocianinas del repollo colorado cambian de color seg\u00fan la acidez de la soluci\u00f3n, que var\u00eda entre muy \u00e1cida (rojo<\/em>) a muy b\u00e1sica (amarillo<\/em>)Latinstock\/ ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY\/ SPL<\/span><\/p><\/div>\n

A causa de esa limitaci\u00f3n, el estudio de las antocianinas generalmente se lleva cabo utilizando otras mol\u00e9culas como modelo, las denominadas sales de flavilio, m\u00e1s f\u00e1ciles de obtener. Estas sales, menos complejas que las antocianinas, poseen la misma estructura at\u00f3mica que absorbe la luz en las antocianinas.<\/p>\n

Pero Quina y Marcato esperan sortear pr\u00f3ximamente esos inconvenientes, intentando producir antocianinas in vitro. La idea consiste en cultivar en laboratorio un l\u00edquido con c\u00e9lulas vegetales indiferenciadas, provenientes de una planta joven. Controlando las condiciones del cultivo, tal como la luminosidad, ellos esperan inducir a las c\u00e9lulas a producir algunas antocianinas en gran cantidad. \u201cser\u00eda mucho m\u00e1s f\u00e1cil separarlas\u201d, explica Marcato.<\/p>\n

Tambi\u00e9n est\u00e1 en los planes de Quina colaborar con bi\u00f3logos moleculares para manipular la s\u00edntesis de las antocianinas. \u00c9l cree que no est\u00e1 lejos el d\u00eda en que podr\u00e1 producirse una variedad de cacao cuyas hojas crezcan rojas toda su vida. De esa manera, el \u00e1rbol podr\u00eda crecer expuesto al sol, lo cual lo ayudar\u00eda a librarse del hongo escoba de bruja (Moniliophthora perniciosa<\/em>), la principal plaga del cultivo.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/em>FERREIRA DA SILVA, P. et al<\/em>. Photoprotection and the photophysics of acylated anthocyanins<\/a>. Chemistry European Journal<\/strong>. v. 18. 2012.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Colorante natural protege a las hojas del exceso de luz","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","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":[275,328],"coauthors":[103],"class_list":["post-87668","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biodiversidad","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/87668","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\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=87668"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/87668\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=87668"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=87668"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=87668"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=87668"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}