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Plantas CAM: supervivencia en el desierto

Plantas CAM: supervivencia en el desierto

Hay varios mecanismos en funcionamiento detrás de la tolerancia a la sequía en las plantas, pero un grupo de plantas posee una forma de utilización que le permite vivir en condiciones de poca agua e incluso en regiones áridas del mundo como el desierto. Estas plantas se llaman plantas de metabolismo del ácido crasuláceo, o plantas CAM. Sorprendentemente, más del 5% de todas las especies de plantas vasculares usan CAM como su ruta fotosintética, y otras pueden exhibir actividad CAM cuando es necesario. La CAM no es una variante bioquímica alternativa, sino un mecanismo que permite que ciertas plantas sobrevivan en áreas secas. De hecho, puede ser una adaptación ecológica.

Ejemplos de plantas CAM, además del cactus antes mencionado (familia Cactaceae), son la piña (familia Bromeliaceae), el agave (familia Agavaceae) e incluso algunas especies de Pelargonium (los geranios). Muchas orquídeas son epífitas y también plantas CAM, ya que dependen de sus raíces aéreas para la absorción de agua.

Historia y descubrimiento de plantas CAM

El descubrimiento de plantas CAM comenzó de una manera bastante inusual cuando los romanos descubrieron que algunas hojas de plantas utilizadas en sus dietas sabían amargas si se cosechaban por la mañana, pero no eran tan amargas si se cosechaban más tarde en el día. Un científico llamado Benjamin Heyne notó lo mismo en 1815 mientras saboreaba Bryophyllum calycinum, una planta de la familia Crassulaceae (de ahí el nombre de "metabolismo del ácido crasuláceo" para este proceso). No está claro por qué estaba comiendo la planta, ya que puede ser venenosa, pero aparentemente sobrevivió y estimuló la investigación de por qué estaba sucediendo esto.

Sin embargo, unos años antes, un científico suizo llamado Nicholas-Theodore de Saussure escribió un libro titulado Recherches Chimiques sur la Vegetation (Investigación química de plantas). Se lo considera el primer científico en documentar la presencia de CAM, ya que escribió en 1804 que la fisiología del intercambio de gases en plantas como el cactus difería de la de las plantas de hojas delgadas.

Cómo funcionan las plantas CAM

Las plantas CAM difieren de las plantas "regulares" (llamadas plantas C3) en la forma en que se sintetizan. En la fotosíntesis normal, la glucosa se forma cuando el dióxido de carbono (CO2), el agua (H2O), la luz y una enzima llamada Rubisco trabajan juntos para crear oxígeno, agua y dos moléculas de carbono que contienen tres carbonos cada una (de ahí, el nombre C3) . En realidad, este es un proceso ineficiente por dos razones: bajos niveles de carbono en la atmósfera y la baja afinidad que Rubisco tiene por el CO2. Por lo tanto, las plantas deben producir altos niveles de Rubisco para "agarrar" tanto CO2 como sea posible. El gas oxígeno (O2) también afecta este proceso, ya que cualquier Rubisco no utilizado es oxidado por el O2. Cuanto más altos son los niveles de oxígeno en la planta, menos rubisco hay; por lo tanto, menos carbono se asimila y se convierte en glucosa. Las plantas C3 se ocupan de esto manteniendo sus estomas abiertos durante el día para reunir la mayor cantidad de carbono posible, a pesar de que pueden perder mucha agua (por transpiración) en el proceso.

Las plantas en el desierto no pueden dejar sus estomas abiertos durante el día porque perderán demasiada agua valiosa. ¡Una planta en un ambiente árido tiene que retener toda el agua que puede! Por lo tanto, debe tratar con la fotosíntesis de una manera diferente. Las plantas CAM necesitan abrir los estomas por la noche cuando hay menos posibilidades de pérdida de agua por transpiración. La planta aún puede absorber CO2 por la noche. Por la mañana, el ácido málico se forma a partir del CO2 (¿recuerda el sabor amargo que mencionó Heyne?), Y el ácido se descarboxila (descompone) en CO2 durante el día en condiciones de estomas cerrados. El CO2 se convierte en los carbohidratos necesarios a través del ciclo de Calvin.

La investigación actual

Todavía se está investigando los detalles finos de CAM, incluida su historia evolutiva y su base genética. En agosto de 2013, se llevó a cabo un simposio sobre biología de plantas C4 y CAM en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, abordando la posibilidad del uso de plantas CAM para materias primas de producción de biocombustibles y para dilucidar aún más el proceso y la evolución de CAM.