¿Qué tan conscientes son las plantas? Esta es la pregunta central detrás de un nuevo libro fascinante, «Lo que sabe una Planta», de Daniel Chamovitz, director del Centro Maná de Biociencias Vegetales de la Universidad de Tel Aviv. Una planta, argumenta, puede ver, oler y sentir. Puede montar una defensa cuando está bajo asedio, y advertir a sus vecinos de problemas en el camino. Incluso se puede decir que una planta tiene un recuerdo. Pero, ¿significa esto que las plantas piensan, o que se puede hablar de una «neurociencia» de la flor? Chamovitz respondió a las preguntas del editor de Mind Matters, Gareth Cook.
1. ¿Cómo se interesó por primera vez en este tema?
Mi interés en los paralelos entre los sentidos de las plantas y los humanos comenzó cuando era un joven becario postdoctoral en el laboratorio de Xing-Wang Deng en la Universidad de Yale a mediados de la década de 1990. Estaba interesado en estudiar un proceso biológico que fuera específico de las plantas y no estuviera conectado con la biología humana (probablemente como respuesta a los otros seis «médicos» de mi familia, todos los cuales son médicos). Así que me atrajo la pregunta de cómo las plantas sienten la luz para regular su desarrollo.
Se sabía desde hace décadas que las plantas utilizan la luz no solo para la fotosíntesis, sino también como una señal que cambia la forma en que crecen las plantas. En mi investigación descubrí un grupo único de genes necesarios para que una planta determine si está en la luz o en la oscuridad. Cuando informamos de nuestros hallazgos, parecía que estos genes eran exclusivos del reino vegetal, lo que encaja bien con mi deseo de evitar cualquier cosa que toque la biología humana. Pero para mi sorpresa y en contra de todos mis planes, más tarde descubrí que este mismo grupo de genes también es parte del ADN humano.
Esto llevó a la pregunta obvia de qué hacen estos genes aparentemente «específicos de plantas» en las personas. Muchos años después, ahora sabemos que estos mismos genes son importantes en los animales para el momento de la división celular, el crecimiento axonal de las neuronas y el funcionamiento adecuado del sistema inmunológico.
Pero lo más sorprendente es que estos genes también regulan las respuestas a la luz en los animales. Si bien no cambiamos nuestra forma en respuesta a la luz como lo hacen las plantas, el laboratorio nos afecta a nivel de nuestro reloj interno. Nuestros relojes circadianos internos nos mantienen a un ritmo de 24 horas, por lo que cuando viajamos a la mitad del mundo experimentamos jet lag. Pero este reloj se puede reajustar por la luz. Hace unos años mostré, en colaboración con Justin Blau de la Universidad de Nueva York, que las moscas de la fruta mutantes a las que les faltaban algunos de estos genes perdieron la capacidad de responder a la luz. En otras palabras, si cambiábamos sus relojes, permanecían en jetlag.
Esto me llevó a darme cuenta de que la diferencia genética entre plantas y animales no es tan significativa como una vez había creído ingenuamente. Así que, aunque no investigaba activamente este campo, comencé a cuestionar los paralelos entre la biología de las plantas y la biología humana, incluso cuando mi propia investigación evolucionó del estudio de las respuestas de las plantas a la luz y la leucemia en moscas de la fruta.
2. ¿Cómo cree que la gente debería cambiar su forma de pensar sobre las plantas?
La gente tiene que darse cuenta de que las plantas son organismos complejos que viven vidas ricas y sensuales. Sabes que muchos de nosotros nos relacionamos con las plantas como objetos inanimados, no muy diferentes de las piedras. Incluso el hecho de que muchas personas sustituyan flores de seda por flores reales, o árboles de Navidad artificiales por árboles vivos, es ejemplar en algún nivel de cómo nos relacionamos con las plantas. No conozco a nadie que tenga un perro de peluche en lugar de uno de verdad.
Pero si nos damos cuenta de que toda la biología de las plantas surge de la constricción evolutiva del «arraigo» que mantiene inmóviles a las plantas, entonces podemos comenzar a apreciar la biología muy sofisticada que ocurre en las hojas y las flores. Si lo piensas bien, el arraigo es una enorme restricción evolutiva. Significa que las plantas no pueden escapar de un ambiente malo, no pueden migrar en busca de comida o pareja. Así que las plantas tuvieron que desarrollar mecanismos sensoriales increíblemente sensibles y complejos que les permitieran sobrevivir en entornos siempre cambiantes. Quiero decir, si tienes hambre o sed, puedes caminar hasta el abrevadero (o bar) más cercano. Si tienes calor, puedes irte al norte, si buscas pareja, puedes ir a una fiesta. Pero las plantas son inmóviles. Necesitan ver dónde está su comida. Necesitan sentir el clima, y necesitan oler el peligro. Y luego necesitan ser capaces de integrar toda esta información muy dinámica y cambiante. El hecho de que no veamos plantas en movimiento no significa que no haya un mundo muy rico y dinámico dentro de la planta.
3. ¿Dices que las plantas tienen sentido del olfato?
Claro. Pero para responder a esto tenemos que definir por nosotros mismos lo que es «olor». Cuando olemos algo, sentimos una sustancia química volátil que se disuelve en el aire, y luego reaccionamos de alguna manera a este olor. El ejemplo más claro en las plantas es lo que sucede durante la maduración de la fruta. Es posible que hayas escuchado que si pones una fruta madura y otra inmadura juntas en la misma bolsa, la inmadura madurará más rápido. Esto sucede porque el maduro libera una feromona de maduración en el aire, y la fruta verde la huele y luego comienza a madurar. Esto sucede no solo en nuestras cocinas, sino también, o incluso principalmente, en la naturaleza. Cuando una fruta comienza a madurar, libera esta hormona llamada etileno, que es detectada por las frutas vecinas, hasta que árboles y arboledas enteros maduran más o menos en sincronía.
Otro ejemplo de una planta que usa el olor es cómo una planta parasitaria llamada dodder encuentra su alimento. Dodder no puede hacer fotosíntesis, por lo que tiene que vivir de otras plantas. La forma en que encuentra su planta huésped es oliendo. Un dodder puede detectar pequeñas cantidades de productos químicos liberados en el aire por las plantas vecinas, ¡y en realidad elegirá el que encuentre más sabroso! En un experimento clásico, los científicos demostraron que dodder prefiere el tomate al trigo porque prefiere el olor.
3B. ¿Qué tal la audición?
Esto es un poco más complicado porque, si bien muchas investigaciones apoyan la idea de que las plantas ven, huelen, saben y sienten, el apoyo a la destreza auditiva de las plantas es indirectamente proporcional a la cantidad de información anecdótica que tenemos sobre las formas en que la música puede influir en el crecimiento de una planta. Muchos de nosotros hemos escuchado historias sobre plantas floreciendo en habitaciones con música clásica. Por lo general, sin embargo, gran parte de la investigación sobre música y plantas, por decirlo suavemente, no fue llevada a cabo por investigadores basados en el método científico. No es sorprendente que, en la mayoría de estos estudios, las plantas prosperaran en la música que el experimentador también prefería.
Desde una perspectiva evolutiva, también podría ser que las plantas realmente no hayan necesitado escuchar. La ventaja evolutiva creada a partir de la audición en humanos y otros animales sirve como una forma en que nuestros cuerpos nos advierten de situaciones potencialmente peligrosas. Nuestros primeros antepasados humanos podían escuchar a un depredador peligroso acechándolos a través del bosque, mientras que hoy escuchamos el motor de un automóvil que se aproxima. La audición también permite una comunicación rápida entre individuos y entre animales. Los elefantes pueden encontrarse a través de grandes distancias vocalizando ondas subsónicas que retumban alrededor de objetos y viajan por kilómetros. Una vaina de delfines puede encontrar un cachorro de delfín perdido en el océano a través de sus chirridos de angustia. Lo que es común en todas estas situaciones es que el sonido permite una comunicación rápida de información y una respuesta, que a menudo es un movimiento: huir de un incendio, escapar de un ataque, encontrar familia.
Pero las plantas son organismos sésiles enraizados. Si bien pueden crecer hacia el sol y doblarse con la gravedad, no pueden huir. No pueden escapar. No migran con las estaciones. Como tal, tal vez las señales audibles a las que estamos acostumbrados en nuestro mundo son irrelevantes para una planta.
Dicho todo esto, tengo que cubrirme de oír señalando que algunas investigaciones muy recientes sugieren que las plantas pueden responder a los sonidos. No a la música, que es irrelevante para una planta, sino a ciertas vibraciones. Será muy interesante ver cómo funciona esto.
4. ¿Las plantas se comunican entre sí?
A nivel básico, sí. Pero supongo que se centra en cómo se define la comunicación. No hay duda de que las plantas responden a señales de otras plantas. Por ejemplo, si un árbol de arce es atacado por insectos, libera una feromona en el aire que es recogida por los árboles vecinos. Esto induce a los árboles receptores a comenzar a fabricar productos químicos que los ayudarán a combatir el inminente ataque de insectos. Así que, a primera vista, esto es definitivamente comunicación.
Pero creo que también tenemos que hacer la pregunta de intención (si incluso podemos usar esa palabra para describir plantas, pero compláceme mientras antropomorfizo). Están los árboles comunicándose, lo que significa que ese árbol atacado está advirtiendo a los que lo rodean? O podría ser más sutil? Tal vez tenga más sentido que la rama atacada se comunique con las otras ramas del mismo árbol en un esfuerzo por sobrevivir, mientras que los árboles vecinos, bueno, solo están escuchando y beneficiándose de la señal.
también Hay otros ejemplos de este tipo de comunicación. Por ejemplo, un estudio muy reciente demostró que las plantas también se comunican a través de señales transmitidas de raíz a raíz. En este caso, la planta » parlante «había sido estresada por la sequía, y» le dijo » a sus plantas vecinas que se prepararan para la falta de agua. Sabemos que la señal pasó a través de las raíces porque esto nunca sucedió si las dos plantas estaban simplemente en macetas vecinas. Tenían que tener raíces vecinas.
5. Las plantas tienen memoria?
Las plantas definitivamente tienen varias formas diferentes de memoria, al igual que las personas. ¡Tienen memoria a corto plazo, memoria inmune e incluso memoria transgeneracional! Sé que este es un concepto difícil de entender para algunas personas, pero si la memoria implica formar la memoria (codificar información), retener la memoria (almacenar información) y recordar la memoria (recuperar información), entonces las plantas definitivamente recuerdan. Por ejemplo, una trampa para moscas de Venus necesita que dos de los pelos de sus hojas sean tocados por un insecto para poder cerrarse, de modo que recuerde que el primero ha sido tocado. Pero esto solo dura unos 20 segundos, y luego se olvida. Las plántulas de trigo recuerdan que han pasado el invierno antes de comenzar a florecer y hacer semillas. Y algunas plantas estresadas dan lugar a progenie que son más resistentes al mismo estrés, un tipo de memoria transgeneracional que también se ha demostrado recientemente en animales. Mientras que la memoria a corto plazo en la trampa para moscas de venus se basa en la electricidad, al igual que la actividad neuronal, las memorias a largo plazo se basan en la epigenética, cambios en la actividad de los genes que no requieren alteraciones en el código del ADN, como lo hacen las mutaciones, que todavía se transmiten de padres a hijos.
6. ¿Dirías, entonces, que las plantas «piensan»?
No, no lo haría, pero tal vez es ahí donde todavía estoy limitado en mi propio pensamiento! Para mí, el pensamiento y el procesamiento de la información son dos construcciones diferentes. Tengo que tener cuidado aquí, ya que esto realmente roza lo filosófico, pero creo que el pensamiento con propósito necesita un cerebro altamente desarrollado y una conciencia autonoética, o al menos noética. Las plantas exhiben elementos de conciencia anoética que no incluyen, a mi entender, la capacidad de pensar. Así como una planta no puede sufrir dolor subjetivo en ausencia de un cerebro, tampoco creo que piense.
7. ¿Ves alguna analogía entre lo que hacen las plantas y lo que hace el cerebro humano? Puede haber una neurociencia de las plantas, menos las neuronas?
En primer lugar, y a riesgo de ofender a algunos de mis amigos más cercanos, creo que el término neurobiología vegetal es tan ridículo como, por ejemplo, biología floral humana. ¡Las plantas no tienen neuronas así como los humanos no tienen flores!
Pero no necesita neuronas para tener comunicación celular y almacenamiento y procesamiento de información. Incluso en los animales, no toda la información se procesa o almacena solo en el cerebro. El cerebro es dominante en el procesamiento de orden superior en animales más complejos, pero no en los simples. Diferentes partes de la planta se comunican entre sí, intercambiando información sobre los estados celulares, fisiológicos y ambientales. Por ejemplo, el crecimiento de las raíces depende de una señal hormonal que se genera en las puntas de los brotes y se transporta a las raíces en crecimiento, mientras que el desarrollo de los brotes depende en parte de una señal que se genera en las raíces. Las hojas envían señales a la punta del brote diciéndoles que empiecen a hacer flores. De esta manera, si realmente quieres hacer un gran movimiento de manos, toda la planta es análoga al cerebro.
¡Pero mientras que las plantas no tienen neuronas, las plantas producen y se ven afectadas por químicos neuroactivos! Por ejemplo, el receptor de glutamato es un neurorreceptor en el cerebro humano necesario para la formación de la memoria y el aprendizaje. Si bien las plantas no tienen neuronas, sí tienen receptores de glutamato y lo que es fascinante es que los mismos medicamentos que inhiben el receptor de glutamato humano también afectan a las plantas. Al estudiar estas proteínas en las plantas, los científicos han aprendido cómo los receptores de glutamato median la comunicación de célula a célula. Así que tal vez la pregunta debería ser planteada a un neurobiólogo si podría haber una botánica de humanos, ¡menos las flores!
Darwin, uno de los grandes investigadores de plantas, propuso lo que se conoce como la hipótesis del «cerebro raíz». Darwin propuso que la punta de la raíz, la parte que llamamos meristemo, actúa como el cerebro en los animales inferiores, recibiendo información sensorial y dirigiendo el movimiento. Varios grupos de investigación modernos están dando seguimiento a esta línea de investigación.
¿Es usted un científico especializado en neurociencia, ciencia cognitiva o psicología? ¿Y has leído un artículo reciente revisado por pares sobre el que te gustaría escribir? Envíe sugerencias al editor de Mind Matters, Gareth Cook, periodista ganador del premio Pulitzer en el Boston Globe. Se puede contactar con él en garethideas EN gmail.com o Twitter @garethideas.