Cada vez es más seco debido al calentamiento global. Como resultado, cada vez hay más cultivos que fracasan. Por lo tanto, los cultivos que pueden soportar la falta de precipitaciones son más que bienvenidos. Un vegetal olvidado puede ofrecer una solución.
Científicos de Yale describen cómo la Portulaca oleracea, más conocida como verdolaga, integra dos vías metabólicas diferentes para crear un nuevo tipo de fotosíntesis. Como resultado, la verdolaga es capaz de soportar largos períodos de sequía sin dejar de ser altamente productiva. "Se trata de una combinación muy rara de rasgos que ha creado una especie de 'superplanta'. Podría ser potencialmente útil en la ingeniería de cultivos", afirma la profesora de Ecología y Biología Evolutiva, Erika Edwards, de Yale.
Maíz y caña de azúcar
Las propias plantas han desarrollado diversos mecanismos para mejorar el proceso de fotosíntesis. Por ejemplo, el maíz y la caña de azúcar tienen lo que se conoce como fotosíntesis C4, que permite a las plantas seguir siendo productivas bajo altas temperaturas. Las suculentas, como los cactus y los agaves, utilizan la fotosíntesis CAM, que les ayuda a sobrevivir en los desiertos y otras zonas con poca agua. Tanto el C4 como el CAM tienen una función diferente, pero emplean la misma vía bioquímica y son un complemento de la fotosíntesis ordinaria (véase el recuadro).
Planta única
Lo que hace única a la verdolaga es que posee estas dos adaptaciones evolutivas. Como resultado, la planta puede soportar tanto las altas temperaturas como la sequía y seguir siendo productiva. Se trata de una combinación poco frecuente para una planta. Hasta ahora, se pensaba que el C4 y el CAM actuaban por separado en las hojas de verdolaga. Pero el equipo de investigación de Yale, dirigido por los investigadores José Moreno Villena y Haoran Zhou, llevó a cabo un análisis espacial de la expresión génica en las hojas de verdolaga y descubrió que la actividad de C4 y CAM está totalmente integrada. Funcionan en las mismas células, y las reacciones CAM son procesadas por una planta C4. Así, este sistema proporciona una protección extremadamente buena contra la sequía.
Solución para el calentamiento global
Los investigadores también construyeron un modelo metabólico para predecir la aparición del sistema integrado C4+CAM, que se corresponde con sus resultados experimentales. La comprensión de la nueva vía metabólica podría, de hecho, ayudar a los científicos a idear formas de modificar los cultivos para que resistan una sequía prolongada, dicen los autores del estudio publicado en Science Advances.
"Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que podamos integrar realmente un ciclo CAM en un cultivo C4, como el maíz", dice el investigador Edwards. "Pero lo que hemos demostrado es que las dos vías metabólicas pueden integrarse eficazmente y compartir productos. C4 y CAM son más compatibles de lo que pensábamos. Por lo tanto, creemos que hay muchas más especies de C4+CAM esperando a ser descubiertas".
En un momento en el que los informes sobre sequías extremas, incendios forestales y pérdidas de cosechas se suceden con rapidez, la noticia de que existe una planta que podría ser la clave para desarrollar cultivos que soporten mejor las altas temperaturas y la escasez de agua es más que bienvenida.
C4 y CAM
Algunas plantas, como el maíz y la caña de azúcar, han desarrollado formas alternativas de absorber el carbono para evitar la pérdida de agua en entornos cálidos y secos. Estas plantas C4, a diferencia de las C3, no se limitan a realizar la fotosíntesis ordinaria, sino que llevan a cabo un paso intermedio en el que se unen cuatro átomos de carbono, de ahí lo de C4. Las plantas C4 cierran sus poros (estomas) para retener el agua. Como resultado, pueden mantener la concentración de oxígeno baja y así unir el CO₂ a la enzima rubisco de la planta. Cuando la concentración de oxígeno es mayor, la rubisco se une al O2 en lugar de al CO₂, lo que detiene la fotosíntesis y cuesta mucha energía. Se pierde menos carbono y se produce más azúcar.
Los cactus y las piñas son ejemplos de plantas CAM, que se refiere al Metabolismo Ácido Crasuláceo. Las plantas CAM abren sus poros solo por la noche para evitar la pérdida de agua durante el día caluroso. Las primeras etapas de la fotosíntesis tienen lugar durante el día, ya que requieren luz. Por la noche, las plantas absorben el CO₂ en forma de ácido málico. Así, las plantas CAM separan el consumo de CO₂ y la síntesis de azúcares utilizando diferentes momentos del día y pueden sobrevivir mejor en zonas secas.