Lejos de ser organismos solitarios y silenciosos, las plantas han revelado una sofisticada red de comunicación que desafía nuestra comprensión tradicional del mundo vegetal. Investigaciones recientes, como las realizadas por el Dr. Masatsugu Toyota y su equipo de la Universidad de Saitama, en Japón, han logrado documentar por primera vez en video cómo las plantas se comunican entre sí. Este descubrimiento confirma que el reino vegetal posee mecanismos de defensa y colaboración mucho más complejos de lo que se pensaba anteriormente, sugiriendo la existencia de verdaderas "redes nerviosas" en los ecosistemas. La pregunta surge entonces: ¿qué mecanismos subyacen a esta intrincada forma de comunicación?

El estudio en mención fue publicado en la revista Nature en octubre de 2023 y ha captado la atención de la comunidad científica al revelar evidencia visual de la comunicación entre plantas. Los investigadores diseñaron un sofisticado sistema de dos cámaras interconectadas para documentar este fenómeno. La primera cámara contenía hojas bajo el ataque de orugas, equipada con una bomba de aire que capturaba los compuestos orgánicos volátiles (COV) liberados durante esta agresión.

Estos COV eran luego canalizados hacia una segunda cámara que albergaba ejemplares de Arabidopsis thaliana, una planta de la familia de la mostaza modificada genéticamente para emitir fluorescencia verde al detectar iones de calcio, los mensajeros químicos del estrés vegetal. A través de un microscopio de fluorescencia, el equipo logró observar en tiempo real cómo las plantas receptoras, al percibir las señales químicas de sus vecinas atacadas, activaban sus propios mecanismos de defensa. Esta respuesta, visualizada mediante el brillo verde producido por los iones de calcio, proporcionó la primera evidencia directa de comunicación química entre plantas.

Capacidad existente

Se ha descubierto que las plantas poseen una asombrosa capacidad para comunicarse entre sí y con otros seres vivos a través de diversas señales químicas, visuales, auditivas, eléctricas y olfativas. Es así que utilizan múltiples vías de comunicación que los biólogos están desentrañando progresivamente. De todas, la vía más estudiada y documentada es la comunicación química, en la que las plantas intercambian moléculas portadoras de información. Es así que, de manera análoga a las neuronas en el sistema nervioso animal, las células vegetales se comunican entre sí mediante señales químicas específicas.

Las plantas emiten COV desde sus flores, hojas y raíces, desempeñando un papel crucial en su interacción con el entorno. En situaciones de daño o ataque por herbívoros, liberan estos compuestos como un sofisticado mecanismo de defensa. Estos químicos cumplen diversas funciones protectoras: repelen a los herbívoros, atraen a sus depredadores naturales y, lo más notable, actúan como señales de alarma para otras plantas cercanas. Este fenómeno, conocido como "comunicación planta-planta”, fue identificado por primera vez en los años 80, cuando se observó que sauces y álamos no dañados desarrollaban defensas al estar cerca de ejemplares atacados. Desde entonces, se ha documentado en más de 30 especies, incluyendo frijoles, tabaco, tomate y artemisa, lo que evidencia que este mecanismo de defensa está ampliamente extendido en el reino vegetal.

Interactuar con el entorno

Sin embargo, la comunicación entre las plantas no se limita al ámbito bioquímico. También emplean la comunicación visual para interactuar con su entorno. Las plantas perciben y utilizan la luz no solo para la fotosíntesis, sino también para guiar su crecimiento. Crecen hacia la luz, especialmente hacia las longitudes de onda más azules, ya que sus fotorreceptores absorben eficientemente este tipo de luz. Además, el color verde característico de las plantas es resultado de la reflexión de la luz verde, mientras que absorben principalmente luz roja. La proporción entre luz roja e infrarrojo cercano permite a las plantas detectar la presencia de otras plantas a su alrededor, regulando su crecimiento para competir por recursos. Las semillas, por su parte, emplean la luz como indicador del momento óptimo para germinar. En respuesta a su entorno, una planta puede crecer hacia la luz o cambiar de dirección para evitar la sombra de otras, demostrando una notable capacidad de adaptación y supervivencia.

Asimismo, las plantas poseen un sofisticado sistema de comunicación eléctrica. Cuando una planta sufre daño, genera señales eléctricas que pueden transmitirse entre individuos que están en contacto físico. Ejemplos notables de este fenómeno son la Venus atrapamoscas, que cierra sus hojas para capturar presas, y la Mimosa pudica (planta sensitiva), que pliega sus hojas al contacto para disuadir a los insectos. Estos movimientos son desencadenados por impulsos eléctricos similares a los que ocurren en el sistema nervioso animal.

Las plantas pueden "gritar" cuando están estresadas

La capacidad de las plantas para emitir sonidos ultrasónicos fue documentada por primera vez en 2019 por investigadores de la Universidad de Tel Aviv, liderados por la bióloga Lilach Hadany. En esta investigación se descubrió que especies como los cactus emiten sonidos de alta frecuencia cuando están sometidas a condiciones de estrés, como la sequía o el daño físico.

Estos sonidos, imperceptibles para el oído humano, tienen su origen en un fenómeno conocido como cavitación en el xilema. El xilema es el tejido vascular responsable de transportar agua y nutrientes desde las raíces hasta las hojas. Durante la cavitación, se forman burbujas de aire en los conductos del xilema, lo que genera vibraciones que se traducen en emisiones ultrasónicas. Este proceso ocurre típicamente cuando las plantas experimentan dificultades para absorber agua, como en entornos secos o en caso de heridas.

Aunque estos sonidos no pueden ser escuchados directamente por los humanos, hay evidencia de que otros organismos, como insectos y pequeños mamíferos, son capaces de detectarlos. La teoría más aceptada sugiere que estas emisiones podrían tener funciones biológicas significativas como Alertar a otras plantas actuando como señales de advertencia para plantas cercanas, permitiéndoles activar mecanismos de defensa antes de enfrentar situaciones de estrés similares. Así como de atracción de aliados, ya que es posible que los sonidos ultrasónicos atraigan a insectos depredadores, que podrían intervenir alimentándose de los herbívoros responsables de dañar a la planta emisora.

Redes subterráneas y comunicación en los bosques: la "Wood-Wide Web"

La investigación de Suzanne Simard, profesora de ecología forestal en la Universidad de Columbia Británica, ha revolucionado nuestra comprensión de los ecosistemas forestales. Simard demostró que los árboles utilizan redes subterráneas de hongos micorrícicos para intercambiar nutrientes e información, fortaleciendo tanto a las plantas individuales como a la estabilidad y resiliencia de todo el ecosistema. Estas redes, denominadas "Wood-Wide Web", representan una forma avanzada de cooperación entre especies vegetales y hongos.

Los hongos micorrícicos, son hongos que se asocian a las raíces de las plantas en una relación simbiótica, lo que permite el intercambio de nutrientes esenciales como carbono, nitrógeno y fósforo. Estas conexiones establecen una red micorrícica en la que un árbol puede relacionarse con múltiples hongos, y cada hongo puede conectar diversos árboles. Este sistema interconectado es clave para el crecimiento, la supervivencia y la interacción entre las plantas.

En el punto donde el hongo se encuentra con la raíz, tiene lugar una "conversación molecular" en la que ambos organismos intercambian pequeños fragmentos de ácido ribonucleico (ARN). Este intercambio puede alterar la expresión génica del otro organismo. Por ejemplo: Si el hongo es un aliado, su ARN activa genes que promueven el crecimiento de la planta. Si el hongo es un patógeno, su ARN puede desactivar las defensas de la planta, facilitando el ataque. Esta interacción subraya la complejidad de la comunicación molecular en las relaciones simbióticas.

Un descubrimiento notable es que los árboles más viejos, conocidos como "árboles nodriza", pueden transferir carbono y otros recursos a los árboles más jóvenes a través de estas redes micorrícicas. Esto es especialmente crucial para los árboles jóvenes que no tienen acceso suficiente a la luz para realizar fotosíntesis de manera eficiente.

Con todo este nuevo conocimiento, es seguro que la comunicación vegetal revolucionará el futuro de la agricultura sostenible, los hallazgos que se revelan a través de los cinco canales principales de interacción mencionados prometen mejorar la precisión de los sistemas de cultivo. De este modo, mayores descubrimientos en el campo de las señales visuales permitirán desarrollar sistemas de iluminación LED optimizados y sensores que detectan tempranamente el estrés en cultivos. Por su parte, la comunicación eléctrica entre plantas posibilita el monitoreo en tiempo real de su salud y el desarrollo de sistemas de defensa natural sin pesticidas. Las señales sonoras, particularmente los ultrasonidos emitidos bajo estrés, pueden utilizarse para optimizar el riego y atraer polinizadores. La comunicación química abre el camino para cultivos que repelen plagas naturalmente o alertan sobre amenazas. Finalmente, la interacción con microorganismos del suelo permite diseñar microbiomas específicos que mejoran el crecimiento y la resistencia de las plantas, reduciendo la necesidad de fertilizantes químicos. Esta integración de biotecnología avanzada con principios ecológicos próximamente podría dar forma a una agricultura de precisión más eficiente y ambientalmente responsable.

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(*) Decano del Colegio de Biólogos de Lambayeque.

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