La Mayora se alía con Harvard para investigar la vida de las plantas en condiciones extremas

El Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea (IHSM) 'La Mayora', que tiene sus instalaciones en Algarrobo Costa y el campus malagueño de Teatinos, se ha aliado con la Universidad de Harvard para investigar la vida de las plantas en condiciones extremas. Un investigador de este centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Málaga (UMA), Juan M. Losada, ha participado en una novedosa investigación liderada por la prestigiosa institución académica estadounidense, en la que se descubre que las plantas rompen su epidermis para expulsar el exceso de sal y sobrevivir.

Como resultado de este trabajo, un estudio internacional -publicado en la revista de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos ‘PNAS’- describe por primera vez el mecanismo que permite a ciertas plantas del desierto de Atacama (Chile) eliminar el exceso de sal y sobrevivir en condiciones extremas.

Recuperar suelos agrícolas salinizados

El estudio arroja una serie de hallazgos que tienen implicaciones para la agricultura en un escenario como el actual, condicionado por el cambio climático y la escasez de agua. O, incluso, para situaciones que recuerdan a las vividas recientemente durante la feroz sequía en zonas especialmente afectadas como la comarca malagueña de la Axarquía, en la que precisamente se radica la estación experimental del IHSM La Mayora.

Según explicó el investigador Juan M. Losada, "este trabajo sienta las bases para comprender cómo las plantas adaptadas a ambientes extremos pueden inspirar nuevas estrategias para recuperar suelos agrícolas salinizados o incluso para diseñar sistemas de desalinización más eficientes". “Este trabajo permite entender mejor la variedad de mecanismos que han desarrollado las plantas para su adaptación a ambientes extremos y utilizarlos como una inspiración para la biorremediación de suelos agrícolas salinizados o el diseño de sistemas de desalinización más eficientes”, añadió Losada.

Tales aportaciones no pierden de vista que la salinización de los suelos es uno de los grandes retos para la agricultura, ya que afecta a más de 800 millones de hectáreas en todo el mundo y reduce drásticamente la productividad. "Comprender de qué manera ciertas plantas gestionan el exceso de sal puede abrir nuevas vías para desarrollar cultivos más resistentes o sistemas biomiméticos que aprovechen principios físicos, no solo biológicos", según se señala en los comunicados remitidos por el CSIC y la UMA.

Glándulas salinas

En concreto, el estudio demuestra que hay plantas en el desierto de Atacama que utilizan unas diminutas estructuras llamadas glándulas salinas, que funcionan como auténticas "microcámaras de presión", creando un espacio cerrado donde acumulan líquido y generan presión. Gracias a ellas, las plantas bombean activamente las sales hacia el exterior a través de la fina película que recubre sus hojas (denominada cutícula) y las expulsan a través de orificios mil veces más pequeños que el grosor de un cabello (nanoporos).

La regulación precisa del tamaño de los nanoporos es fundamental para mantener el equilibrio entre eliminar la sal y conservar la humedad, ya que, si los poros se abren demasiado, la planta se deseca, y si se cierran, la sal se acumula y la planta muere.

El desierto más árido del mundo

Si se sigue la información difundida por el IHSM La Mayora, el CSIC y la UMA, este estudio se traslada al desierto más árido del mundo y su gran protagonista es Nolana mollis. Es decir, una planta arbustiva de la familia de las solanáceas (la misma de los tomates, patatas o berenjenas) que crece en el Parque Nacional Pan de Azúcar, en el desierto de Atacama situado al norte de Chile. Y, de hecho, este trabajo combina análisis anatómicos, fisiológicos y teóricos, y conlleva un paso importante hacia la agricultura regenerativa en un contexto de cambio climático y creciente escasez de agua dulce.

En el estudio se detalla que las hojas carnosas de esta planta están recubiertas por una película de sal visible a simple vista, mientras que otras especies vecinas permanecen secas. Y, en este sentido, se llega a la conclusión de que esta capa salina es el resultado de un sofisticado sistema de eliminación que permite a la planta mantener estable su equilibrio interno de agua y sales, incluso cuando el suelo contiene concentraciones de sal que matarían a la mayoría de las plantas.

Las microscópicas glándulas salinas de Nolana mollis se alojan en pequeñas depresiones de la epidermis foliar. Y, en su interior, los investigadores han identificado la cámara subcuticular que se infla como un globo cuando la planta bombea agua y sal hacia su interior. Esta cámara genera presión suficiente para expulsar la solución salina al exterior a través de grietas en la cutícula, que actúan como válvulas de escape.

Fracturar la cutícula

Al mismo tiempo, los investigadores destacaron que "uno de los hallazgos más sorprendentes del trabajo es que la cutícula de estas glándulas debe fracturarse para funcionar, pero no de cualquier manera". "Si las grietas son demasiado pequeñas, la sal queda atrapada y, si son demasiado grandes, la planta pierde agua de forma catastrófica", se explica.

El modelo desarrollado por el equipo de científicos indica que el tamaño óptimo de las grietas está entre 10 y 400 nanómetros, una dimensión que es unas mil veces más finas que un cabello humano. Para confirmarlo, los investigadores utilizaron microscopía electrónica criogénica y observaron grietas reales en plantas activas, con anchuras que oscilaban entre 30 y 200 nanómetros. Este ajuste fino depende de las propiedades mecánicas de la cutícula, que debe ser lo bastante flexible para abrirse, pero lo bastante resistente para evitar que la fractura se propague sin control.

Igualmente, la investigación revela que "la cámara subcuticular no solo es una solución mecánica, sino energética". "Sin esta cámara intermedia, la diferencia de concentración entre la célula y la salmuera superficial sería tan grande que los transportadores de iones (el motor que impulsa la bomba de sal) no tendrían energía suficiente para seguir funcionando y se bloquearían", se añade en esa mima dirección.