La mala hierba que puede ser una “superplanta” ante la sequía

Es tan común que hasta es consumida en algunos países en sopas o ensaladas. Pero pocos sospechan que esta planta, considerada en algunos sitios una mala hierba o maleza, tiene habilidades extraordinarias. Portulaca oleracea, conocida comúnmente como verdolaga, ofrece pistas cruciales para crear cultivos resistentes a las sequías, según un nuevo estudio de científicos de la Universidad de Yale, en Estados Unidos.

¿Pero cómo logra esta hierba sobrevivir en condiciones extremas de escasez de agua y seguir siendo altamente productiva? El secreto está en la forma singular en que realiza uno de los procesos más importantes para la vida en el planeta: la fotosíntesis.

La verdolaga, rica en vitaminas y medicinal

Antes de adentrarnos en las peculiaridades de cómo esta planta utiliza la energía solar, algunos datos más sobre la verdolaga. “Portulaca oleracea es una planta muy resistente, capaz de crecer en una variedad enorme de ecosistemas, incluyendo zonas cálidas y secas”, señaló a BBC Mundo José Moreno-Villena, el autor que lideró el nuevo estudio publicado en la revista Science Advances.

El científico español, quien realizó este trabajo junto a sus colegas cuando se encontraba en la Universidad de Yale, es actualmente investigador en Kew Gardens, el Jardín Botánico de Londres: “Probablemente, muchos de los lectores vieron crecer esta planta en grietas en las aceras de sus calles o como plantas adventicias en los jardines”.

“Si bien pasa desapercibida, la verdolaga es rica en vitaminas, minerales y antioxidantes que la hacen un ingrediente perfecto para acompañar comidas”, agregó. Y la planta es utilizada además en medicina tradicional china: “Su uso está ganado cada vez más popularidad a nivel mundial”. Moreno-Villena y sus colegas comprobaron que la verdolaga no solo es resistente a sequías prolongadas, sino que crece rápido. “Estos dos rasgos rara vez van unidos”, señaló el investigador.

Qué es la fotosíntesis y por qué es diferente en algunas plantas

“La fotosíntesis hace posible la vida tal y como la conocemos en la Tierra. Es el proceso que permite a las plantas almacenar energía proveniente del Sol y convertirla en alimento. Este proceso no solo sustenta a plantas y animales en ecosistemas de todo el mundo, sino que también libera oxígeno a la atmósfera, a la vez que secuestra CO₂ o dióxido de carbono”, explicó Moreno-Villena.

La mayoría de las plantas utilizan un tipo de fotosíntesis llamada C3, que funciona perfectamente cuando hay agua en abundancia, señaló el investigador. “Sin embargo, en ecosistemas donde las lluvias escasean y las temperaturas son elevadas, este tipo de fotosíntesis no funciona bien, y el crecimiento y supervivencia de las plantas se ven comprometidos”, aclaró.

Para solucionar ese problema, algunos grupos de plantas evolucionaron las llamadas fotosíntesis C4 y la fotosíntesis CAM, ya que desarrollaron un conjunto de rasgos anatómicos y bioquímicos diferentes que permiten la producción de alimento sin necesitar tanta agua. Por ejemplo, plantas de crecimiento rápido como el maíz y la caña de azúcar desarrollan fotosíntesis C4, que permite a la planta seguir siendo productiva bajo altas temperaturas.

Las plantas suculentas, en cambio, como el agave o el cactus, realizan fotosíntesis CAM. “Es el caso, por ejemplo, de los cactus Saguaros en el desierto. Estas plantas se caracterizan por un crecimiento muy lento. Dejan parte de su metabolismo para la noche cuando la temperatura es más baja, reduciendo así la pérdida de agua”.

Por qué la verdolaga es diferente

Lo que hace extraordinaria a la verdolaga es que posee ambas adaptaciones evolutivas al mismo tiempo, C4 y CAM, y están totalmente integradas. “Hasta ahora era un misterio como ambos tipos de fotosíntesis podían funcionar dentro de una misma hoja. Nuestros estudios demuestran que estos dos sistemas funcionan en los mismos tipos de células y comparten parte de la maquinaria bioquímica, lo que permite su integración”, sostuvo.

“Cuando las condiciones son favorables, Portulaca oleracea utiliza C4 para crecer de manera explosiva, pero en condiciones de sequía se inicia CAM como una ruta accesoria que suministra compuestos al ciclo C4, evitando que este pare de producir. Por lo tanto, la integración de C4 y CAM proporciona niveles inusuales de protección en tiempos de sequía”, añadió.

Por qué importa el descubrimiento

Los investigadores utilizaron en su estudio técnicas novedosas llamadas “tecnologías de expresión génica espacial”. En ese sentido, Moreno-Villena explicó: “Permiten visualizar la cantidad de expresión de cada gen en cada tipo de tejido o de célula. Estos métodos son muy novedosos y se utilizaron principalmente en muestras de animales, pero nosotros fuimos pioneros en utilizarlo en hojas de plantas”.

Fue posible así identificar por primera vez la localización de las enzimas en los diferentes tipos de células de las hojas que permiten a los dos tipos de fotosíntesis estar conectados. Sus observaciones fueron contrastadas con modelos metabólicos computacionales desarrollados por la investigadora Haoran Zhou para el estudio, que demostraron la eficiencia de este mecanismo en condiciones de déficit de agua.

Los resultados del estudio podrían utilizarse en la producción de cultivos más resistentes a las sequías, que serán más prolongadas y severas en algunas regiones debido al calentamiento global, según el Panel de Naciones Unidas sobre Cambio Climático, IPCC, por sus siglas en inglés.

Colin Osborne, profesor de biología de plantas en la Universidad de Sheffield en Inglaterra y quien no participó del estudio, resumió así su importancia. “Muchas plantas silvestres desarrollaron formas de volverse más productivas en condiciones de calor o de volverse muy resistentes a la sequía. Sin embargo, anteriormente pensamos que dos de las adaptaciones más importantes para lograr estos objetivos no podrían ocurrir en la misma planta”, subrayó a BBC Mundo.

“Moreno-Villena y sus colegas demostraron que estos componentes pueden coordinarse para permitir ambas adaptaciones a la vez. Su investigación puede servir de inspiración para científicos que trabajan para lograr cultivos más productivos y que requieran menos agua”, afirmó.

¿Existen otras plantas como la verdolaga?

Moreno-Villena y sus colegas esperan usar en otras plantas la misma tecnología novedosa de este estudio. “Las plantas tienden a evolucionar rasgos repetidamente y especulamos que puede haber muchas otras especies con esta adaptación”, comentó el científico.

“Existen cerca de 390.000 especies de plantas conocidas, cada una con rasgos diferentes y variaciones metabólicas y genéticas que les permiten prosperar en su ambiente. Seguimos aprendiendo nuevos aspectos de la fotosíntesis cada día”, concluyó.

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