Identifican sensores de CO2 que controla pérdida hídrica en plantas

Que las plantas pueden sentir concentraciones de dióxido de carbono (CO2) es un hecho que se conoce desde hace medio siglo. Hasta ahora, sin embargo, era un misterio entender el mecanismo por el cual esto ocurría. Y decimos “era” porque investigadores de la Universidad de San Diego, en California, aseguran haber descubierto el mecanismo de este sensor de CO2.

Los investigadores usaron una variedad de herramientas y acercamientos de distintas disciplinas para descubrir este sensor en plantas Arabidopsis, un popular modelo de investigación biológica. De acuerdo con un comunicado de la universidad, este descubrimiento tendrá implicaciones que afectarán a los árboles, los cultivos e, incluso, los incendios forestales.

Desde hace 50 años se conoce que las plantas tiene una especie de sensor de CO2. Dependiendo de la concentración de CO2 y por medio de los estomas (poros epidérmicos en las hojas), las plantas evaporan hasta un 90% de su agua, pero este mecanismo también controla su fotosíntesis y su crecimiento. 

De esta manera, los equipos de los científicos Yohei Takahashi y Julian Schroeder identificaron el mecanismo de estos sensores y detallaron sus propiedades genéticas, bioquímicas y fisiológicas en la investigación publicada a comienzos de diciembre en la revista Science Advances.

De acuerdo con los investigadores, esta regulación de los estomas es crucial para determinar cuánta agua pierden las plantas, lo cual es importante en un mundo que se está calentando por el cambio climático.

Imagen tomada de la Universidad de San Diego.

“Por cada molécula de dióxido de carbono tomada, una planta típica pierde entre 200 y 500 moléculas de agua por evaporación a través de los poros estomatales. El sensor es extremadamente relevante porque reconoce cuando las concentraciones de CO2 aumentan y determina cuánta agua pierde la planeta mientras absorbe dióxido de carbono”, explicó Schroeder, miembro de la facultad del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo.

¿Cómo se compone el sensor de CO2?

Uno de los mayores descubrimientos del equipo fue notar que la composición del sensor de CO2 no se debía a una sola proteína, sino que opera por medio de dos proteínas vegetales que trabajan juntas. 

Estas proteínas fueron identificadas como ‘high leaf temperature 1’ proteína cinasas (o HT1); y la enzima cinasa MAP, conocida como MPK4 y MPK12.

Este juego de de proteínas no solo regula la evaporación del agua en la Arabidosis, sino que también afecta su crecimiento y podría ayudar con otros fenómenos.

“Este descubrimiento es relevante para cultivos, pero también para árboles y sus raíces profundas que pueden secar suelos en periodos largos de sequías, que pueden llevar a incendios forestales. Si podemos usar esta información para ayudar a los árboles a responder mejor al incremento de CO2 en la atmósfera, es posible que sequen más lentamente el suelo. De manera similar, el uso de agua del sueño en cultivos podría ser mejorado”, explica Schroeder. 

El director de Ciencias Biológicas de la Fundación Nacional de Ciencias, Matthew Buechner, entidad que patrocinó la investigación, sostuvo que este resultado es un ejemplo de ciencia guiada por la investigación, que reúne a varias disciplinas, y que tiene resultados con la capacidad de ayudar a la sociedad.

Más información: Researchers Identify Elusive Carbon Dioxide Sensor in Plants that Controls Water Loss.