Aprovechar el potencial de las señales químicas de las plantas

La producción y liberación de compuestos químicos por parte de organismos vivos afecta significativamente las condiciones del medio ambiente e influyen sobre el crecimiento, la salud y la conducta de las plantas, animales y microorganismos que entran en contacto con ellos, afirmó la doctora Ana Luisa Anaya Lang.

La investigadora del Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México, explicó que los compuestos producidos por plantas, microorganismos y animales, que determinan las relaciones químicas entre unos y otros, reciben el nombre de metabolitos secundarios, los que a su vez, pueden recibir el nombre de infoquímicos, aleloquímicos, alelopáticos, feromonas o semioquímicos, dependiendo del papel ecológico que desempeñan.

Los organismos producen estos metabolitos por las mismas vías a través de las cuales producen sus compuestos primarios como los carbohidratos, grasas y proteínas, sólo que en las vías metabólicas secundarias intervienen enzimas que son exclusivas de este proceso.

Algunas de las moléculas que tienen un papel alelopático en la naturaleza, han tenido en ocasiones un uso benéfico para los seres humanos, comentó la especialista integrante de la Academia Mexicana de Ciencias, ya que todos los metabolitos secundarios se caracterizan por su bioactividad (que tienen efectos en células vivas), y ésta ha sido aprovechada, particularmente las que se originan en algún tipo de plantas para combatir ciertas enfermedades.

Algunos compuestos sintetizados por microorganismos y plantas son utilizados directamente como drogas o fármacos. Algunos ejemplos son los antibióticos como la penicilina, antiparasitarios como la ivermectina, inmunosupresores como la ciclosporina y anticancerígenos como el taxol.

Los resultados de las investigaciones sobre ecología química o alelopatía proporcionan información sobre aquellos metabolitos con potencial para el desarrollo de nuevas drogas, o bien, de herbicidas, insecticidas y microbicidas de origen natural.

Potencial alelopático

Para identificar si una planta produce compuestos alelopáticos y saber de qué manera se liberan y emiten señales químicas que pueden ser positivas o negativas para otra planta u otro organismo, la doctora Ana Luisa Anaya primero investiga el órgano de la planta en donde se producen y liberan las sustancias de interés, este procedimiento se realiza en el laboratorio de Alelopatía.

Las plantas que se van a investigar se colectan con criterios ecológicos: se observa si crecen en poblaciones donde no existe ninguna otra especie de planta, o si bajo su sombra no existe crecimiento de otras especies.

Para ilustrar cómo se realizan estos estudios, la doctora Anaya Lang explicó que el material vegetal se colecta por separado (hojas, raíces, corteza, flores, semillas) y se pueden hacer pruebas con muestras frescas o secas al aire. Con cada órgano vegetal se preparan soluciones acuosas, remojándolos durante tres horas en agua, con el fin de que se liberen los compuestos que contiene (a este procedimiento se le conoce como lixiviación), esto se hace con la intención de imitar lo que sucede en la naturaleza cuando llueve, ya que el agua lava los compuestos alelopáticos de diferentes partes de las plantas, de las hojas, de la raíz o de la hojarazca que ha caído y está en descomposición.

El lixiviado se mezcla con un medio de cultivo que puede ser papa-dextrosa-agar (PDA) para obtener una solución de prueba; esta solución se vacía en cajas de Petri (recipiente redondo de cristal o plástico) y una vez preparadas, se siembran en cada una, 10 o 15 semillas blanco (dependiendo del tamaño). Las condiciones que las semillas deben cumplir para ser consideradas como “blanco” son, que presenten una alta y rápida germinación.

Paralelamente, se preparan cajas de Petri que contienen PDA sin lixiviado y en ellas se coloca el mismo número de semillas que en las cajas con el tratamiento para que sirvan como controles para hacer la comparación con las primeras.

Estas pruebas se repiten de 5 a 10 veces por cada uno de los procedimientos, siguiendo un diseño estadístico al azar. Todas las cajas de Petri se colocan dentro de una estufa a temperatura controlada (27^oC) en la oscuridad. Después de 24, 48 o 72 horas, dependiendo de la velocidad de germinación de la especie de semilla blanco, se mide el número de semillas germinadas y la longitud de las raíces de las semillas que germinaron en cada procedimiento.

Si a través de estos bioensayos in vitro se comprueba que la planta produce compuestos alelopáticos, el paso siguiente es aislar e identificar la parte de la planta que mostró el potencial alelopático, además del metabolito o la mezcla de metabolitos responsables de este efecto y para ello se utilizan diversos solventes orgánicos como metanol, acetato de etilo, cloroformo, diclorometano o hexano.

Paralelamente, se puede llevar a cabo un estudio in vivo para observar el efecto alelopático de la planta, mediante la siembra conjunta de ésta con una planta blanco en macetas con suelo en el invernadero, o bien sembrando a la planta blanco y añadiendo al suelo la planta alelopática como cobertura vegetal o composta verde o seca. En este tipo de experimentos, se puede obtener mayor información de las interacciones entre las dos especies de plantas, dividiendo el experimento en dos bloques, uno donde el suelo se utiliza, tal como se colectó para ponerlo en las macetas, y el otro donde este mismo suelo se utiliza estéril.

Cabe señalar que los metabolitos secundarios que las plantas liberan al ambiente no llegan a un medio estéril y sin actividad química; el suelo o edafosistema comprende partículas de diferentes tamaños y de distinta composición química, además de microorganismos y otros organismos que habitan en él y rodean a las plantas, de ahí que cuando la planta libera algún alelopático se tiene que considerar que las interacciones químicas se producen con diversos elementos del suelo y con todo el ecosistema.

“De este modo, podemos investigar qué papel desempeñan todos los componetes del ecosistema en este proceso tan complejo”, finalizó la doctora Anaya Lang, quien ha publicado diversos artículos en revistas especializadas, además de ser autora del libro Ecología química, el cual está actualizando este año.