Las plantas y su sistema “inmune”

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Por Víctor Bataller Gómez (TRABE)

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Las estrategias que desarrollan las plantas para protegerse se clasifican en dos grupos:

– Mecanismos Físicos: son barreras mecánicas contra la penetración de patógenos, bien sea con la creación de una pared celular, más dura que la membrana celular o también con la creación de una cutícula que se deposita sobre ésta.

– Mecanismos Bioquímicos: las plantas cuentan con compuestos químicos tóxicos, cuya síntesis se produce cuando la planta reconoce la presencia de un posible patógeno o el ataque de un insecto.

También se pueden clasificar según contra que se defiendan, si se trata de animales herbívoros, micoorganismos o insectos.

El primero que habló de un sistema defensivo complejo en los vegetales similar a los anticuerpos nuestros fue M. Ward que defendía que podían estar ya sintetizados o bien se podían crear como consecuencia de la infección. Posteriormente Müller y Börger crearon el término con el que hoy comúnmente las conocemos, las “fitoalexinas”, que son todas las sustancias creadas por las plantas para combatir un ataque patógeno y que sirven para controlar en mayor o menor medida laminfección y contrarrestar los efectos negativos de la misma.

Desde la primera fitoalexina descubierta que fue la “pisatina” en el guisante han aparecido una gran cantidad dado que muchas de ellas son específicas de un vegetal concreto. Pero más amplio es el grupo de “metabolitos secundarios”, que ayudan también y sirven de barrera inicial contra los patógenos. Se diferencian de las fitoalexinas en que no son creados expresamente para éste fin, sino que están presentes de manera permanente en las partes más adultas de la planta desarrollando también otras labores fisiológicas. Su acción combinada es tan fuerte que el patógeno en muchas ocasiones se ve obligado a mutar para poder vivir en la planta huésped.

Estos compuestos se encuentran sobre todo en el exterior de los tejidos y de los órganos, en el interior de las vacuolas y en la superficie foliar de forma cristalizada.

La primera respuesta de la planta ante el ataque de un patógeno es la que podríamos definir como “muerte programada y controlada” de las células más próximas con el fin de aislarlo. A éste proceso se conoce como “Apoptosis” y es frecuente también en el reino animal. De esta forma se le niegan los nutrientes, se refuerzan las paredes celulares creando un efecto “bunker” y se segregan las fitoalexinas. El único inconveniente que presentan es que no funciona con patógenos necrófagos como la “Botrytis sp.”, ya que estos se alimentan de materia muerta causada por la propia apoptosis.

Todas las plantas poseen un sistema de detección de invasores que son los responsables de activar los genes implicados en la acción defensiva (lo que en el reino animal se denomina capacidad inmune, pero con diferencias). Dicha detección debe permitir diferenciar lo bueno de lo malo, puesto que si no fuese así la planta se autodestruiría. Éstos detectores son genes que están presentes en el patógeno y se les conoce como “inductores”. El primero fue descubierto hace 40 años por los mismos científicos que pocos años atrás descubrieron la primera “fitoalexina”, Cruickshank y Perrin, y la denominaron “monilicolina A” y desde entonces se han identificado otros muchos.

Éste mecanismo de detección y defensa se denomina en las plantas “resistencia antihuésped”, un mecanismo general e intrínseco que detecta sustancias químicas ajenas a la planta. A los inductores (también conocidos como PAMP) se unen unos receptores de reconocimiento de patrones (PRR), traduciendo la señal que le emite el inductor y activando los genes de la célula atacada.

A partir de éste momento la respuesta defensiva se manifiesta de la siguiente manera: primeramente se produce una respuesta localizada con síntesis de fitoalexinas, la formación del proceso “apoptótico” y la acción de los metabolitos secundarios. Con todo ello las células vivas elevan los niveles de toxinas defensivas, aumentan la cantidad y la sensibilidad de los receptores de patógenos y refuerzan las paredes celulares. A éste tipo de respuesta dirigida por las plantas contra los patógenos que las atacan se denominan como “resistencia sistémica inducida” (ISR). Con el tiempo se han desarrollado artificialmente activadores químicos de la ISR que inducen ésta resistencia adquirida y permitiendo a la planta estar preparada con sus propias autodefensas en momentos de posibles ataques de patógenos.

Las señales que emiten las células apópticas se llama “señalización sistémica secundaria” y consta de sustancias volátiles, de entre las que destacan tres: etileno, ácido salicílico y el ácido jasmónico. El etileno es la única hormona volátil específica de las plantas y al igual que el ácido salicílico su emisión por parte de los tejidos vegetales de células apópticas permite la activación sistémica de genes defensivos en tejidos sanos distantes de la zona dañada o incluso de plantas próximas que podrían estar expuestas al patógeno. El proceso de señalización más complejo es el del ácido jasmónico, que se obtiene a partir de la oxidación y degradación controlada de ácidos grasos insaturados presentes también, por ejemplo, en los formulados a base de jabón potásico.

La diferencia más clara que existe entre el sistema defensivo de las plantas y el de los animales es que éstas no disponen de la denominada “memoria inmune”; sólo se limitan a atacar todo aquello que resulte externo a la propia fisiología vegetal,

Para identificar el ataque de insectos, las plantas utilizan las secreciones que los mismos producen al masticar o succionar. Entre las defensas vegetales directas creadas para éste fin destaca, al igual que la lucha contra los microorganismos, la producción de sustancias tóxicas y/o repelentes, y de moléculas volátiles alertantes cuya naturaleza es muy variada: aldehídos, alcoholes, ésteres y terpenoides y pueden ser generales o específicos. Hay sustancias segregadas por las plantas que sirven para atraer depredadores y parásitos que atacan los insectos fitófagos. También segrega otras sustancias que reducen sus ingestas como es el caso de los “flavonoides”. La enzima “polifenoloxidasa” cataliza la oxidación de metabolitos secundarios “fenólicos”, resultando unas “quinonas” (derivado del alcaloide “quinina”) sumamente reactivas, que se polimerizan en una goma que reduce la calidad nutricional de las proteínas. A la vez se realiza una degradación de las mismas por otra vía con la síntesis de un tipo de enzima, las “proteasas”, concretamente las de la “cisteína”.

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La identificación de mecanismos de respuesta hipersensible contra insectos en varias familias de plantas respalda la hipótesis que admite una amplia distribución de tales mecanismos de defensa entre los vegetales. Muchos metabolitos secundarios podrían resultar tóxicos para los insectos no adaptados y obligar a los adaptados a invertir una gran cantidad de recursos en su asimilación.

En el ajo está presente la “aliicina” una sustancias que repele a los insectos y que en el caso de su ingesta altera gravemente su sistema nervioso. También es conocido el caso del árbol del Neem que posee, entre todas las sustancias presentes en su aceite a la “Margosa”, un fuerte repelente y antialimenticio, aunque el repertorio se aumentaba con otras sustancias que son inhibidores de enzimas, ovorepelentes, esterilizantes, etc… Casos similares ocurren con los denominados “rotenóides” (presentes en leguminosas del género “Derris” o “Lonchocarpus”), “quasinoides” que deben su nombre a la planta que la genera, la QUASIA AMARA, etc…

Los insectos fitopatógenos producen inevitablemente una herida en la planta hospedante. Por eso, las plantas despliegan sus mecanismos de respuesta cuando entran en contacto con los insectos. Algunos resultados sugieren que las vías de tranducción de señales responden ante los insectos de manera distinta en función del daño que produzcan, esto es, si muerden o succionan. En ese momento se activan tanto las defensas locales como sistémicas, mediante sustancias alertantes al igual que en los microorganismos, con la diferencia de que las participantes aquí son la “sistemina”, el “jasmonato”, el “ácido galacturónico” y el “peróxido de hidrógeno”.

La sistemina es un mensajero químico implicado en la tranducción de señales instada por la mordida de un insecto en la planta. Induce una cascada de señales basada en “oxilipinas”, que involucra la producción de “jasmonato”, el cual libera el sistema de defensa contra insectos, que incluye la inducción de inhibidores de proteasas y de compuestos fenólicos y polifenoloxidasas que provocan la modificación del sabor de los tejidos de la planta para los insectos. Los inhibidores de proteasas fabricados por las plantas son pequeñas proteínas que contribuyen a la defensa contra insectos. Al bloquear la síntesis de proteasas intestinales, frenan el crecimiento y provocan la muerte por inhalación Los inhibidores de proteasas no sólo se sintetizan localmente, sino también a distancia gracias a las sustancias alertantes.

Algunos insectos recurren a estrategias diversas para eludir la defensa vegetal: incrementan su actividad proteolítica, inducen enzimas proteolíticas insensibles a los inhibidores de proteasas o expresan proteasas que degradan específicamente a los inhibidores de proteasas producidos por las plantas y para las cuales no tiene inhibidores. Además, algunas poblaciones de insectos varían genéticamente en su tolerancia a los inhibidores de proteasas, de hecho, los insectos pueden desarrollar con suma celeridad tolerancia a los inhibidores de proteasas, a partir incluso de fuentes nuevas, gracias a su gran simplicidad estructural que les permite mutar con gran facilidad.

Muchos insectos se hallan dotados para rebajar la toxicidad de metabolitos secundarios; para ello, se sirven de “monooxigenasas citocromo P450” y “glutatión S-transferasas”.

Otros insectos secuestran las defensas químicas de las plantas y las aplican contra sus propios depredadores. Un caso típico de esta estrategia nos lo ofrece la mariposa monarca “Danaus plexippus”, cuyas orugas secuestran “cardenólidos” de las plantas que consumen y los incorporan a su organismo hasta en la etapa adulta. Estos compuestos son tóxicos para las aves depredadoras y con sus llamativos colores las advierten a un posible contenido tóxico en sus cuerpos.

Como podemos ver todas estas interacciones entre insectos patógenos, fauna útil y las plantas son muy complejas, un equilibrio que a poco que se altere nos complica su control, y si encima se va agravando más razón tenemos para disponer de una farmacia de productos cada vez más llena.

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Determinados grupos de científicos defienden la introducción de factores genéticos de manera artificial para mantener éste equilibrio; en realidad ellos no hablan de equilibrio, hablan de contrarrestar o de controlar y eso posiblemente no nos lleve a buen puerto. Es verdad que actualmente la ciencia nos está planteando unos debates sobre determinados aspectos que pueden suponer una cuestión básica para el futuro de la raza humana: posiblemente lo poco ético o moral que puede parecer la incorporación de cultivos transgénicos que curen enfermedades, o células madres será algo fundamental dentro de muchos años, en un universo en constante evolución y movimiento, pero por el contrario lo que se pretende con éste tipo de artículos no es ir en contra de todo lo artificial por decreto sino que los progresos que se den sean sobre la base de que ya bastantes errores se han cometido por monopolizar el desarrollo social de nuestro planeta, lo que ha llevado a más desequilibrios y más contaminación.

 

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