Las plantas tienen mecanismos de control que se asemejan a los de los sentidos humanos. Según un nuevo estudio del Instituto de Ciencias Weizmann, las plantas ajustan la fotosíntesis a los cambios rápidos de luz utilizando un sistema de detección sofisticado, de la misma manera que el ojo humano responde a las variaciones en la intensidad de la luz.Esta regulación de tipo sensorial funciona a bajas intensidades de luz, cuando la maquinaria de fotosíntesis es más eficiente pero también más vulnerable a los aumentos repentinos de luz.
Una opinión ampliamente aceptada ha sido que, cuanto más luz solar absorba una planta, más energía tiene para crecer, la fotosíntesis tenderá a aumentar proporcionalmente a la intensidad de la luz solar. Solo al alcanzar un nivel en el que la radiación excesiva cause "quemaduras solares" dañinasla planta enciende los mecanismos de reparación y baja la fotosíntesis. El profesor Avihai Danon, del Departamento de Ciencias Ambientales y de las Plantas, y sus colegas evaluaron la fluorescencia de la planta luz reemitida por la fotosíntesis no productiva, utilizada como un proxy no intrusivo para medir los niveles de fotosíntesis a baja exposición a la luz,y se sorprendieron al ver un patrón de ida y vuelta.
Danon inició una colaboración con el Prof. Uri Alon del Departamento de Biología Celular Molecular, cuyo laboratorio estudia redes y circuitos biológicos, entre ellos, los del cuerpo humano. El equipo: Avichai Tendler del laboratorio de Alon y los Dres. BatChen Wolf y Vivekanand Tiwari del laboratorio de Danon - expuestos Arabidopsis thaliana , plantas modelo de la familia de la mostaza, a una serie de incrementos paso a paso de 10 minutos en la intensidad de la luz en el rango bajo a moderado, aproximadamente equivalente a la luz de la mañana al aire libre, es decir, por debajo del nivelque causa estrés a las plantas.
como se informa en iScience , los científicos vieron que la fluorescencia, en lugar de aumentar de manera constante cuando la luz se hizo más fuerte, se disparó por un corto tiempo en cada paso, luego volvió a caer al nivel inicial. Cada vez, su pico era más pequeño que en el paso anterior.Esto se debió a que, como descubrieron los investigadores, cuando la luz se hizo más fuerte, llegaron al centro de reacción fotosintética de la planta menos fotones de lo que cabría esperar del aumento en la intensidad de la luz. Cada vez que los investigadores tuvieron que duplicar la intensidad de la luz para producir la mismapico de fluorescencia como en el paso anterior: un patrón típico de los mecanismos sensoriales en bacterias, animales y humanos.
Estos hallazgos proporcionan evidencia de que, en condiciones de poca luz, los mecanismos de control de la fotosíntesis se parecen a los que funcionan en sistemas sensoriales como, por ejemplo, la visión humana. Cuando las pupilas se ajustan al brillo de la luz, estos ajustes no solo protegen la retinapero asegúrese de que sigamos siendo sensibles a nuestro entorno a pesar de las condiciones de luz cambiantes. Cuando las pupilas son estrechas, distinguimos solo altos contrastes en la iluminación. En condiciones de poca luz, por ejemplo al anochecer, las pupilas se ensanchan, dejando entrar más luz, lo que nos permitepara identificar objetos que difieren solo ligeramente en su luz reflejada. De la misma manera, las antenas de fotosíntesis, los complejos de recolección de luz de proteínas y moléculas de clorofila en la planta, se contraen con luz brillante y se agrandan en condiciones de poca luz.pupilas, cuando las antenas crecen, recogen la luz de manera más eficiente y se vuelven más sensibles a los pequeños cambios en la intensidad de la luz, pero también se vuelven más vulgarescapaz de cambiar, especialmente el cambio repentino.
"Las plantas manejan la fotosíntesis de una manera cautelosa que sacrifica la eficiencia a corto plazo en aras de la estabilidad a largo plazo", dice Danon. "En cierto modo, la maquinaria de fotosíntesis 'detecta' el ambiente, haciendo ajustes rápidos a la cantidadde luz 'cosechada' antes de que la situación se salga de control, en lugar de intensificar su actividad de manera incontrolada hasta sufrir daños ".
Los controles recién descubiertos se activan rápidamente, ganando tiempo para los mecanismos más lentos que ajustan la fotosíntesis a las condiciones de desarrollo. Esta exquisita estrategia de afrontamiento es una de las formas en que las plantas aprovechan al máximo la luz solar en condiciones exteriores que cambian rápidamente, por ejemplo, cuandolas nubes van y vienen, o cuando el viento altera el ángulo de las hojas hacia el sol.
El profesor Avihai Danon es el titular de la cátedra de Henry y Bertha Benson.
La investigación del Prof. Uri Alon cuenta con el apoyo del Centro de Investigación de la Familia Kahn para Biología de Sistemas de la Célula Humana; el Instituto Sagol para la Investigación de la Longevidad; el Centro Braginsky para la Interfaz entre Ciencia y Humanidades; el Programa de Liderazgo Zuckerman STEM; The RisingTide Foundation; el European Research Council; y la familia Leff. El profesor Alon es el titular de la cátedra Abisch-Frenkel.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Weizmann . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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