Parpadeo vegetal: el control de la fotosíntesis de las plantas

Los humanos tenemos párpados para protegernos de un aumento inesperado de la luz. Los investigadores han encontrado ahora que las plantas poseen mecanismos sensibles que hacen algo parecido, protegiendo a sus hojas de los cambios rápidos que se produzcan en la radiación ambiental.

Según un estudio realizado por el Weizmann Institute of Science, la fotosíntesis de las plantas se ve ajustada mediante un sofisticado sistema de detección, protegiéndolas ante cambios de luz demasiado rápidos. Esta regulación de tipo sensorial opera a intensidades lumínicas bajas, cuando la maquinaria fotosintética es más eficiente, pero es también más vulnerable a los incrementos súbitos de luz.

Se ha venido creyendo que, dado que cuanta más luz soler absorbe un vegetal, de más energía dispone para crecer, la fotosíntesis de las plantas tendería a incrementarse proporcionalmente a la intensidad de la luz del sol. Solo al alcanzar un cierto nivel en el que una radiación excesiva causaría daños, la planta activaría mecanismos de reparación y reduciría la fotosíntesis. Para comprobar esto, el profesor Avihai Danon del citado instituto, y sus colegas, evaluaron la fluorescencia de las plantas (la luz reemitida por una fotosíntesis no productiva) como indicador de los niveles fotosintéticos bajo una exposición de escasa luz. Y descubrieron que curiosamente se produce un patrón oscilante.

Los científicos usaron el modelo de planta Arabidopsis thaliana, y lo sometieron, paso a paso, a incrementos de la intensidad de la luz de 10 minutos de duración, siempre en un rango de bajo a moderado, equivalente a la luz matinal en el exterior de nuestra casa, y por debajo del nivel que causa estrés a las plantas.

El trabajo, publicado en la revista iScience, indica que la fluorescencia, en vez de elevarse paulatinamente cuando la luz iba creciendo, aumentaba durante un corto periodo en cada paso, para después volver a bajar hasta el nivel inicial. En cada ocasión, su pico era menor que el paso anterior. Según los investigadores, esto fue así porque, cuando la luz crecía cada vez más fuerte, llegaban menos fotones al centro de reacción fotosintética de la planta de lo que se habría esperado de un incremento en la intensidad de la luz. Cada vez los científicos tenían que doblar la intensidad lumínica para producir el mismo pico de fluorescencia que en el paso previo, un patrón típico de los mecanismos sensoriales en bacterias, animales y humanos.

Arabidopsis thaliana. (Foto: Weizmann Institute of Science)

La fotosíntesis de las plantas dispone de mecanismos de control

Esto demuestra que, bajo condiciones de luz escasa, los mecanismos de control de la fotosíntesis de las plantas se parecen a aquellos que operan en tales sistemas sensoriales, por ejemplo, en la visión humana. Cuando las pupilas se ajustan al brillo de la luz, estos ajustes no solo protegen la retina sino que permiten asegurar que seguimos siendo sensibles a nuestro entorno, a pesar de las condiciones cambiantes en la luz. Cuando las pupilas dejan pasar poca luz, distinguimos solo contrastes altos. En condiciones de poca luz, por ejemplo al anochecer, las pupilas dejan pasar más luz, lo que nos permite identificar objetos que difieren solo escasamente en cuanto a la que reflejan. De la misma manera, los complejos captadores de luz vegetales, hechos de proteínas y moléculas de clorofila, se encogen en un entorno de luz brillante y aumentan su tamaño bajo condiciones de escasa luz. En este último caso, pueden recoger la luz de forma más eficiente y hacerse más sensibles ante cambios pequeños de intensidad lumínica, pero también se hacen más vulnerables a los cambios, y en especial a los cambios súbitos.

Así pues, las plantas gestionan la fotosíntesis de una manera cuidadosa que sacrifica la eficiencia a corto plazo por el bien de una estabilidad a largo plazo. En cierto modo, la maquinaria de fotosíntesis de las plantas “siente” el entorno, haciendo rápidos ajustes a la cantidad de luz “cosechada” antes de que la situación se vaya de las manos, escalando su actividad de una manera incontrolada hasta que se sufran daños.

Los controles recién descubiertos se activan rápido, ganando tiempo para los mecanismos más lentos que ajustan la fotosíntesis de las plantas a las condiciones cambiantes. Esta estrategia es una de las formas en las que las plantas sacan el mayor partido de la luz solar bajo condiciones externas rápidamente cambiantes, por ejemplo, cuando las nubes van y vienen, o cuando el viento altera el ángulo de las hojas respecto al Sol.