Los árboles aprenden a sobrevivir en condiciones adversas y transmiten esa sabiduría a sus hijos

Una investigación ha identificado por primera vez los mecanismos que utilizan los árboles para recordar situaciones ambientales desfavorables como las olas de calor o los periodos de sequía.

Según los científicos de la Universidad de Oviedo que encabezan el trabajo, esta memoria les permite responder cada vez mejor en sucesivos periodos desfavorables, cada vez más frecuentes en el actual contexto de cambio climático, y transmitir esa información a sus hijos.

Los investigadores del estudio, que se publica en las revistas The Plant Journal y Environmental and Experimental Botany, hacen hincapié además en que el cambio climático ya es una realidad, las temperaturas están aumentando y los periodos de sequía y alta irradiación son cada vez más frecuentes. En este contexto, resulta esencial comprender los mecanismos que explican cómo responden las plantas y se adaptan a estas situaciones ambientales desfavorables.

Asimismo, han observado que la longevidad de los árboles y su vida anclada a un mismo lugar los lleva a tener que soportar muchas situaciones estresantes a lo largo de su vida. Muchas de ellas, sequías, olas de calor o frío, parásitos, las tienen que experimentar, inmóviles, varias veces a lo largo de su vida.

Por el contrario, los animales –también los humanos–disponemos de muchos recursos para afrontar estas situaciones, desde la huida hasta la construcción de herramientas o refugios.

Aunque las plantas estén muy alejadas de los animales, en nuestras investigaciones hemos revelado qué estrategias tienen los pinos para recordar un estrés y cómo pueden pasar este conocimiento a su descendencia

LUIS VALLEDOR, profesor titular de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo

“La supervivencia animal radica en gran medida en la experiencia, que nos permite una mejor evaluación, anticipación y respuesta ante un riesgo y esta experiencia se basa en la memoria”, comenta Luis Valledor, profesor titular de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo. “Aunque las plantas estén muy alejadas de los animales, en nuestras investigaciones hemos revelado qué estrategias tienen los pinos para recordar un estrés, y cómo pueden pasar este conocimiento a su descendencia”, añade.

Memoria simple versus memoria compleja

Las plantas no poseen una memoria compleja basada en un sistema nervioso como el de los animales, sino que cuentan con sistemas mucho más simples a nivel celular. Cuando la planta está sometida a un estrés, la maquinaria epigenética activa los genes necesarios para responder. Además, modifica la transcripción para que la célula pueda sintetizar formas proteicas alternativas, denominadas isoformas, que permiten soportar mejor al estrés. Una vez finalizado el periodo de estrés, la mayoría de las proteínas vuelven a su estado original.

Investigadoras de la Universidad de Oviedo que participan en el estudio. / Universidad de Oviedo

“Con nuestro trabajo hemos demostrado por primera vez cómo este mecanismo, denominado splicing alternativo, se mantiene para un pequeño número de genes una vez que cesa el estrés. Esta es una de las bases de la memoria de las plantas”, destaca Víctor Fernández Roces, investigador del área de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo.

Hemos demostrado por primera vez cómo este mecanismo, denominado splicing alternativo, se mantiene para un pequeño número de genes una vez que cesa el estrés

VICTOR FENÁNDEZ ROCES, investigador del área de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo

La presencia de estas formas alternativas permite a las plantas responder de forma más rápida y eficiente cuando se repite una situación de estrés, reduciendo el daño sufrido por la planta.

“Además, hemos explicado los mecanismos moleculares implicados en el primado de semillas, es decir, cómo las madres pueden transmitir parte de sus conocimientos a su descendencia para que puedan adaptarse mejor al entorno desde el momento mismo de la germinación”, comenta Lara García-Campa, investigadora en esta misma área. Estos mecanismos permiten que las plántulas, generalmente débiles, puedan superar sus primeros contratiempos mejor que otros competidores de su entorno.

Hemos explicado los mecanismos moleculares implicados en el primado de semillas, es decir, cómo las madres pueden transmitir parte de sus conocimientos a su descendencia

LARA GARCÍA - CAMPA, investigador del área de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo

Estos resultados, son producto de varios años de estudio activo por más de una década del área de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo.

“En nuestro grupo combinamos distintas aproximaciones analíticas y moleculares de frontera, siguiendo una estrategia de biología de sistemas. Esto nos permite poder hacer una especie de 'zoom biológico' para explicar la fisiología de las plantas en base a los cambios en la expresión de sus genes, proteínas o metabolitos”, comenta Valledor.

Estos trabajos suponen no solo un gran avance en ciencia básica, descubriendo nuevos mecanismos implicados en la capacidad de adaptación al entorno y la resiliencia de los árboles, sino también en ciencia aplicada, puesto que muchas de estas moléculas se podrán emplear como biomarcadores.

“Los biomarcadores permitirán seleccionar aquellos individuos que puedan adaptarse mejor a localizaciones concretas y, además, proporcionan una información relevante para evaluar en tiempo real el estado fisiológico de nuestros bosques. Son una pieza clave para mejorar su gestión y sostenibilidad en el actual contexto de cambio climático”, destaca Mónica Meijón, profesora titular de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo.