Durante más de un siglo los científicos han debatido
la manera de predecir qué especies de plantas y cultivos son más
vulnerables y cuales más resistentes. ¿Porqué un girasol se marchita de
forma rápida si el suelo está seco mientras que los arbustos nativos chaparral de California pueden sobrevivir largas temporadas de sequía con sus hojas verdes?
Sack y su equipo han descubierto algo que resuelve
este debate y permite la predicción de cómo diversas especies de plantas
y otro tipo de vegetación en todo el mundo puede tolerar la sequía.
Hay muchos mecanismos involucrados en la
determinación de la tolerancia a la sequía de las plantas, y además ha
habido un intenso debate entre los expertos de qué rasgos son los más
importantes a considerar.
El equipo de la UCLA financiado por la National Science Foundation se centro en el rasgo llamado punto de pérdida de turgencia, un rango que nunca antes se había usado para medir y predecir la tolerancia a la sequía de plantas y ecosistemas.
El punto de pérdida de turgencia
Una de las diferencias fundamentales entre plantas y
animales es que la células de las plantas están encerradas por paredes
celulares y en los animales no. Las plantas para mantener sus células
funcionales dependen de la presión de turgencia. Esto es la presión
producida en las células por el agua salada interna empujando y
levantando las paredes celulares.
Cuando las plantas abre las hojas o sus poros o
estomas para capturar el dióxido de carbono necesario para la
fotosíntesis pierden una gran cantidad de agua por evaporación. Esto
lleva a deshidratar las células induciendo a una pérdida de presión y
por lo tanto de turgencia.
Durante la sequía el agua de la célula se vuelve más
difícil de reemplazar. El punto de pérdida de turgencia se alcanza
cuando las células de la hoja llegan a un punto en el que sus paredes se
vuelven fláccidas, pierden turgencia. Si las hojas están débiles o
marchitas será más difícil que la planta pueda crecer.
Lawren Sack
La sequía puede causar que las células de la planta tengan dificultad para alcanzar su punto de turgencia la planta ha de escoger entre cerrar sus poros o estomas y correr el riesgo de morir de hambre y además dañar sus paredes celulares y proteínas metabólicas. Para poder ser más tolerante en épocas de sequía, la planta necesita su punto de pérdida de turgencia de modo que sus células sean capaces de mantener su turgencia incluso cuando el suelo esté seco.
Los biólogos demostraron que dentro de los
ecosistemas y en todo el mundo, las plantas que son más resistentes a la
sequía y el cambio climático son las que tienen puntos de turgencia más
bajos ya que pueden lograr mantener su turgencia aún en condiciones de
suelos secos.
La salinidad de la savia
El equipo de la UCLA ha demostrado de manera
concluyente que es la salinidad del jugo celular lo que explica la
tolerancia a la sequía en todas las especies. Su primer acercamiento fue
matemático al revisar las ecuaciones fundamentales que rigen el
comportamiento de porqué se marchitan las plantas. La solución
matemática señalo la importancia de la savia de las células saladas, lo
que permite a la célula mantener la turgencia de presión durante épocas
secas y poder seguir con la fotosíntesis y su propio crecimiento.
El equipo recogió datos de especies en todo el mundo, lo que confirma sus resultados.
La tolerancia a las sequía se correlaciona con la salinidad de su savia, y no con la rigidez de sus paredes celulares. De hecho plantas con paredes celulares rígidas se encuentran en zonas húmedas y también en zonas áridas.
Christine Scoffoni, coautora del estudio
La sal concentrada en las células de esta forma retienen el agua con más fuerza y permite a las plantas mantener su grado de turgencia durante la sequía. La combinación que hace más resistente a una planta es que tenga una alta concentración de sal para mantener la presión de turgencia y además una pared celular rígida para evitar que pierdan un exceso de agua.
El equipo demostró que el punto de pérdida de
turgencia y a savia salada tenían un gran poder de predicción de la
tolerancia a la sequía de una planta. Sin embargo algunas de las plantas
del desierto más conocidas como los agaves, las yucas, o los cactus
presentan un diseño contrario a esta tesis, paredes flexibles y savia
diluía.
Megan Bartelett, estudiante graduado de UCLA
Estamos sorprendidos de ver que tener una pared celular rígida reduce realmente poco la tolerancia a la sequía, al contrario de la sabiduría popular. Muchas plantas resistentes a la sequía también tenían paredes rígidas las células.
¿Cómo sobrevive este tipo de plantas en desiertos y zonas áridas?
En realidad este tipo de plantas son de la especie
suculentas, debido a que parte de sus tejidos están llenos de células
puede abrir sus estomas mínimamente durante el día o la noche y
sobrevivir con e agua almacenada.