Las plantas también sienten la anestesia, pero no sabemos por qué

Los anestésicos se usaron por primera vez en el siglo XIX cuando, dos años después de que Horace Wells fracasara con el óxido nitroso en 1844, William Morton demostró  que la inhalación de éter evitaba que los pacientes sintieran dolor durante la cirugía. Desde entonces, han ido apareciendo químicos que provocan la pérdida de conciencia. Sin embargo, a pesar de que se han utilizado muchos anestésicos durante siglo y medio, se sabe poco sobre cómo compuestos molecularmente muy diferentes funcionan como tales.

Farmacólogos, médicos, bioquímicos y fisiólogos han abordado el problema desde múltiples puntos de vista y planteado muchas hipótesis, pero nadie ha logrado explicarlo aún con precisión. En el siglo XIX Claude Bernard llevó a cabo experimentos sobre adormecimiento de plantas. Hoy esas pruebas se han continuado con la aplicación de anestesia a varias plantas, entre otras la venus atrapamoscas Dionaea muscipulaUn enfoque muy original de un grupo de fisiólogos vegetales.

Las plantas y los animales están separados por 1 500 millones de años de evolución. Los animales desarrollaron órganos internos muy distintos, con células funcionalmente muy especializadas. Las células vegetales, por otra parte, son más homogéneas: una célula vegetal de cualquier parte de una planta se parece más a otra célula de otra planta que dos células animales seleccionadas al azar.

Las plantas carecen de neuronas, las células animales especializadas cuya capacidad transmisora neutraliza la anestesia. Las neuronas transfieren información sensorial desde el sistema nervioso periférico al central (y viceversa). Se comunican a grandes distancias mediante señales electroquímicas transmitidas por iones, unas partículas del tamaño de un átomo que pasan a través de los canales iónicos situados en la membrana de las neuronas y de las células sensoriales y motoras distribuidas por todo el cuerpo. Por cambios de polaridad entre el interior y el exterior de las membranas, generan un potencial de acción, el denominado impulso nervioso.

El mecanismo de acción (la farmacodinámica) de los anestésicos locales consiste en bloquear los canales iónicos del sodio, lo que impide la transmisión del impulso nervioso a través del axón de la neurona. Eso hace que esta, sea sensitiva o motora, no pueda transmitir ninguna señal hacia o desde el sistema nervioso central (SNC) y permanezca inerte durante un tiempo. Por eso, una vez que un dentista nos inyecta lidocaína, la boca se entumece y, desde ese momento, las neuronas dejan de enviar sensaciones de dolor al cerebro porque están bloqueadas.

Las plantas no tienen neuronas pero, como hicieron los autores de esta publicación y se puede comprobar en los siguientes vídeos, las raíces humedecidas con lidocaína provocan que los movimientos foliares de la venus atrapamoscas cesen.

En el primero, aparece la reacción de cierre de una hoja ante un simple estímulo de contacto.

En el segundo, se observa lo que ocurre después de regar con un poco de lidocaína: la planta no reacciona.

En las plantas no hay neuronas a las que pueda afectar la lidocaína, ni un sistema nervioso que pueda paralizar. ¿A qué se debe la respuesta? Solo cabe especular. Las reacciones al estímulo de las plantas están descentralizadas. No hay un cerebro que controle lo que hacen ni una organización clara de sus procesos de pensamiento porque las plantas, que sepamos, ni sienten ni padecen. Pero, a pesar de que no tengan un sistema organizado, las plantas pasan información de una célula a otra como hacemos nosotros, a través de canales iónicos.

Es más que probable que en el bloqueo de esos canales y en el corte de la comunicación intercelular sea donde reside la capacidad de actuación de la lidocaína en las plantas. Por eso, porque la señal entre ellas está completamente interrumpida, las células sensoriales de las hojas de las venus atrapamoscas no pueden inducir a que las motoras se contraigan.

Por tanto, parece que el efecto en las plantas de la lidocaína está claro. Aunque afecta a tipos de células completamente diferentes, la farmacodinámica es similar tanto en plantas como en animales. Pero ¿qué ocurriría si en lugar de utilizar un líquido se utiliza éter gaseoso, que es un anestésico general?

Hay algunas conjeturas un tanto difusas sobre la farmacodinámica de los anestésicos generales. Entre ellas la más aceptada en el caso de los barbitúricos es que potencian la acción inhibitoria del ácido gamma-aminobutírico, un neurotransmisor inhibitorio a nivel del SNC.

Pero como las plantas carecen de SNC se piensa, aunque nadie haya podido demostrarlo, que el éter funciona como otros anestésicos generales extremadamente lipofílicos que se pueden unir a la membrana lipídica para minorar su conductancia, impidiendo así que las células se comuniquen. Puede que sea así, pero no estamos seguros. Sin embargo, las membranas de las plantas son totalmente diferentes y el éter gaseoso sigue funcionando. No debería funcionar, pero lo hace.

Además de membranas para controlar lo que puede entrar y salir de ellas, las células vegetales tienen paredes celulares que les proporcionan una estructura rígida. Sus membranas son similares a las de los animales, pero, comparadas con las paredes celulares de celulosa y lignina, una membrana lipídica es como una delgada cortina comparada con un muro de ladrillos.

Modelo de una célula vegetal anestesiada. Los anestésicos bloquean los potenciales de acción de las plantas. El tráfico de membranas se altera y se genera rápidamente un exceso de especies reactivas de oxígeno (ROS). Estas rápidas respuestas celulares conducen a la pérdida de respuesta a los estímulos externos. La línea doble representa la membrana plasmática de la célula, alterada en células bajo anestesia. Modificado a partir del original de Yokawa et al. Trends in Plant Science 24 (2019). Luis Monje

Ahora sabemos que el éter también funciona con las plantas, pero saberlo solamente sirve para aumentar nuestro desconocimiento. Demuestra que, al penetrar no solo las membranas citoplasmáticas, sino también las gruesas paredes de las células vegetales, el éter es incluso más potente de lo que sabíamos, aunque ignoremos exactamente cómo lo hace.

Hoy estamos un poco más cerca de saber cómo actúa el éter en animales, pero no mucho más que cuando Claude Bernard realizó sus minuciosos experimentos anestesiando plantas hace 150 años. Las plantas podrían aclararnos muchas cosas. Gracias a su maravillosa simplicidad, abren de par en par una ventana a la investigación en anestesiología.

Hasta ahora hemos aprendido que los anestésicos influyen en las plantas y hay varios grupos de investigadores que están tratando de ofrecer respuestas, pero todavía no han avanzado mucho. Afortunadamente, su trabajo puede ser más rápido que la investigación en animales. Hay menos problemas éticos en torno a la investigación de plantas, por lo que se pueden realizar más estudios. Las plantas también son más fáciles de mantener y controlar que los animales, por lo que la investigación podría realizarse de manera más rápida y consistente que si se intentara con ratas o cerdos.

Hoy la investigación en anestesia es como la física antes de Einstein. Desde Newton, sabíamos que existía la gravedad, sabíamos cómo medirla y teníamos fórmulas matemáticas que funcionaban perfectamente, pero aún no entendíamos en qué consistía exactamente. Al explicar que la gravedad es una consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo, Einstein ofreció la respuesta de cómo actúa la gravedad y cambió la física para siempre.

El Einstein de la anestesiología puede ser un botánico que actualmente está agitando una y otra vez una venus atrapamoscas, buscando saber por qué no está haciendo lo que debería estar haciendo.

Por:

Manuel Peinado Lorca

Catedrático de universidad. Departamento de Ciencias de la Vida e investigador del Instituto Franklin de Estudios Norteamericanos, Universidad de Alcalá

Luis Monje

Biólogo. Profesor de fotografía científica, Universidad de Alcalá

07/02/2021

Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation

Operación contra el trabajo esclavo en el estado brasileño de Bahia. — Ministério Público do Trabalho

Crean piel electrónica capaz de detectar objetos, así como sentir textura, temperatura y dolor

Singapur. Investigadores de Singapur desarrollaron una “piel electrónica” capaz de recrear el tacto, innovación que esperan permita a las personas con extremidades protésicas detectar objetos, así como sentir la textura o incluso la temperatura y el dolor.

El dispositivo, denominado ACES o Asynchronous Coded Electronic Skin, está formado por cien pequeños sensores y mide aproximadamente un centímetro cuadrado.

Los investigadores de la Universidad Nacional de Singapur dicen que puede procesar información más rápido que el sistema nervioso humano, reconocer 20 a 30 texturas diferentes y leer letras en braille con una precisión mayor a 90 por ciento.

“Por tanto, los humanos necesitan deslizarse para sentir la textura, pero en este caso la piel, con un solo toque, puede detectar texturas de diferente rugosidad”, afirmó el líder del equipo de investigación Benjamin Tee, que agregó que algoritmos de IA permiten que el dispositivo aprenda rápidamente.

Según una demostración, el dispositivo puede detectar que una pelota blanda para la tensión era suave y determinar que una de plástico era dura.

“Cuando pierdes el sentido del tacto, esencialmente te vuelves insensible (...) y los usuarios de prótesis enfrentan ese problema”, señaló Tee.

“Entonces, al recrear una versión artificial de la piel, para sus dispositivos protésicos, pueden sostener una mano y sentir el calor y descubrir que es suave, cuán fuerte están dando la mano”, agregó.

Inspirada en Star Wars

Tee sostuvo que el concepto se inspiró en una escena de la trilogía de Star Wars en la que el personaje Luke Skywalker pierde la mano derecha y es remplazada por una robótica, aparentemente capaz de experimentar de nuevo sensaciones táctiles.

La tecnología aún se encuentra en etapa experimental, pero hay “enorme interés”, en especial de la comunidad médica, precisó.

Sábado, 08 Febrero 2020 05:54

El lenguaje de las plantas

El lenguaje de las plantas

En 1973 se publicó The secret life of plants (La vida secreta de las plantas), libro que se convirtió en un éxito de ventas. En él, sus autores, Peter Tompkins y Christopher Bird, afirman que las plantas son seres sensibles que experimentan emociones y que podían percibir los pensamientos humanos a cientos de kilómetros.

Antes, en 1966, Cleve Backster, un experto de la CIA en manejar el polígrafo durante los interrogatorios, colocó las terminales del aparato en las hojas de una planta que tenía en su oficina. Según él, descubrió sorprendido que la aguja del aparato registraba gran actividad eléctrica, lo que interpretó como estrés en la planta.

Junto con sus colaboradores puso el aparato a montones de plantas, incluidas frutas y verduras, como naranjas, plátanos y cebollas. Backster sostenía que las plantas reaccionaban a los pensamientos de las personas que estaban cerca de ellas; pero no sólo eso, también a las que se encontraban a gran distancia y con quienes las plantas estaban familiarizadas.

Aunque ninguno de sus experimentos pudo ser replicado por los científicos, Backster se hizo muy famoso y en 1968 publicó un artículo en el International Journal of Parapsychology sobre la supuesta reacción de las plantas cuando un langostino fue dejado caer en agua hirviente en su presencia.

En este ambiente apareció La vida secreta de las plantas a partir de los experimentos de Backster, y aunque en los años siguientes científicos que trabajaban con plantas no pudieron reproducirlos y el Efecto Backster no fue tomado en serio, el libro ya había dejado su huella en la cultura popular estadunidense.

La gente empezó a hablarle a sus plantas y a ponerles música clásica, la cual, según Backster, preferían en lugar del rock.

A la vuelta del siglo, se publicaron numerosos artículos científicos que apoyaban la idea de que las plantas eran inteligentes y que sí sentían, pero también numerosos textos estaban en contra, y todos aportaban argumentos que apoyaban sus tesis.

“A la pregunta de si las plantas sienten, diré que la respuesta está relacionada con la definición de sentir. Podría ser tristeza, soledad, amor o alegría, y obviamente las plantas no sienten y no tienen sentimientos”, dijo Karina Boege Paré, del Laboratorio de Interacción Planta-Animal del Instituto de Ecología.

“Pero si definimos sentir como la recepción de señales ambientales y la reacción a éstas, entonces, las plantas sí perciben y emiten señales y se comunican entre ellas; de hecho, hay toda un área de estudio del comportamiento de ellas”, agregó la científica.

Cuando una planta recibe un estímulo, ya sea del ambiente físico, como luz, temperatura, humedad, o del ambiente biótico, como la mordida de un herbívoro o la presencia de un depredador, emite señales para lidiar con ese ambiente, explicó la investigadora.

Aunque algunos signos pueden ser mecánicos, la mayoría de las reacciones de las plantas están basadas en señales químicas. “Por ejemplo, la mordida de un herbívoro implica una señal física, el daño al tejido, pero también hay una parte química, a raíz del contacto con la saliva del herbívoro, que tiene compuestos particulares”, argumentó.

Al percibir dichos signos, la planta desencadena una serie de lo que los especialistas llaman respuestas inducidas, por medio de las cuales produce sus defensas químicas o utiliza otras estrategias para defenderse de sus agresores, precisó Boege Paré.

Otro tipo de respuesta es la emisión de compuestos orgánicos volátiles, que muchas veces van dirigidos a los enemigos naturales de los herbívoros, como un ave, que se alimenta del insecto y que está atacando a la planta.

Comunicación

En cuanto a la comunicación, algunos estudios han encontrado que al parecer hay nubes de compuestos volátiles esparcidos por plantas vecinas para comunicar algo que está ocurriendo.

“Hay comunicación entre las plantas, pero no significa que se estén susurrando al oído, sino que hay una emisión de sustancias volátiles, tal vez para la planta misma, para que la señal llegue a los lugares donde está ocurriendo el daño y se emita la respuesta de defensa”, comentó Boege Paré.

Otras plantas, al percibir las sustancias volátiles emitidas como signo de respuesta a la agresión, reaccionan inducidas contra un posible enemigo. “A lo anterior se le llama comunicación entre plantas, algo muy controvertido cuando lo queremos antropomorfizar –concederle cualidades humanas– o verlo desde el punto de vista de la comunicación entre los animales. Pero hay un grado de percepción, emisión y recepción de mensajes y respuestas ante los estímulos”, añadió.

“En las plantas, más que un sistema nervioso, como el de los animales, hay vías y mecanismos para el flujo de metabolitos secundarios que disparan una señal y producen un mecanismo de recepción del estímulo; los metabolitos viajan por el sistema de conducción de las plantas y desencadenan respuestas.

“Pero más allá de si sienten o no, me gusta pensar en términos de emisión y recepción de señales y de respuestas inducidas a raíz de las mismas. Si alguien quiere ver eso como el equivalente a un sistema nervioso, sería un poco exagerado porque nosotros tenemos un sistema nervioso interno; si algo me pasa en el pie, la información no va por el aire a informar a mi cabeza, y en las plantas sí ocurre eso.

“Alguien podría pensar entonces que las plantas tienen un sistema nervioso externo. Yo creo que eso ni siquiera vale la pena ponerlo en la mesa como una comparación”, manifestó Boege.

Respuestas diferentes

Es muy interesante la capacidad de reacción de las plantas a ciertos estímulos con distintos comportamientos. “Por ejemplo, la respuesta a un daño mecánico. Si a una planta la corto con unas tijeras no habrá una respuesta inducida, pero si a ese corte le agrego la saliva de un herbívoro, entonces sí”, consideró la académica.

Ahora bien, es difícil no intentar describir lo que observamos en las plantas sin usar nuestros conceptos. Por ejemplo, defensa o estrategia, son términos del lenguaje antropocéntrico: las plantas se defienden, las plantas tienen estrategias, las plantas están bajo estrés…, todo para tratar de describir lo que vemos en la naturaleza, concluyó.

 

Por Leonardo Huerta

7 febrero 2020 0