El olor del miedo

Coccinella semptempunctata. Foto.

Si te gustan las plantas, alguna vez habrás tenido que lidiar con pulgones. Los pulgones son unos pequeños insectos hemípteros pertenecientes a la familia Aphididae (castellanizado áfidos) que, provistos de un aparato bucal chupador a modo de aguja de jeringuilla, drenan la savia elaborada de las plantas; haciéndolo, no solo las debilitan, sino que son también la vía de transmisión de fitopatógenos que provocan graves enfermedades. 

Las plantas deben enfrentarse a la amenaza de la infestación de áfidos y para ello han desarrollado algunas defensas increíbles. De una de ellas, basada en el mimetismo, me ocupé en una ocasión anterior. En un artículo que se acaba de publicar hace unos días en el número 223 de New Phytologist, se ha descrito una forma fantástica de defensa contra los pulgones que ha desarrollado una especie de piretro, Tanacetum cinerariifolium, que consiste en oler como una colonia de pulgones asustados.

Antes de entrar en materia, hay que decir que los piretros del género Tanacetum y sus parientes cercanos los crisantemos (género Chrysanthemum) producen unas sustancias insecticidas, las piretrinas, que se usan para controlar una amplia variedad de insectos (mosquitos, orugas, escarabajos, etc.) en el ámbito doméstico o en invernaderos. No se pueden usar en el exterior porque se degradan con relativa facilidad por la acción de la luz. 

Tanacetum cinereaiifolium

Como a todos los insectos, a los pulgones no les gustan las piretrinas, pero pánico, lo que se dice, pánico, el que les provoca su predador más voraz: la mariquita de siete puntos Coccinella septempunctata, un coleóptero de aspecto tan simpático para nosotros como terrorífico para los pulgones. Si tu jardín tiene pulgones, ya sabes, cría mariquitas.

Cuando los pulgones detectan la presencia de algún peligro, y para ellos las mariquitas son la peor amenaza, producen sus propias feromonas de alarma. Como forman colonias grandes y clonales, estas feromonas avisan a sus parientes de una muerte inminente. Al captar esas señales de alarma, cualquier pulgón que se precie pondrá tierra por medio alejándose de las plantas en la que sus colegas están siendo atacados. Los áfidos tampoco son los únicos que detectan estos olores. Sus depredadores y parásitos también utilizan esos compuestos para localizar las colonias de sus víctimas potenciales.

La presión selectiva ejercida por los áfidos en las plantas es tan fuerte que parece que al menos una especie de Tanacetum, T. cinereaiifolium, ha desarrollado un mecanismo para producir estas feromonas. Tanacetum es un miembro de la familia Asteraceae bastante común en el sur de Eurasia. Como todas las plantas con flores, estas son sus órganos más preciados. Son la clave para llevar sus genes a la siguiente generación y, por lo tanto, protegerlos del daño de los herbívoros es de suma importancia.

Se ha descubierto que los piretros producen una feromona de alarma del áfido llamada (E)-β-farneseno o EβF, para abreviar. La feromona no se produce en todos los tejidos de la planta, sino que se concentra cerca de la inflorescencia. Además, la producción de feromonas no es constante durante la floración. Los investigadores descubrieron que su producción alcanza su punto máximo justo antes de que se abra la inflorescencia.

La producción de EβF en la planta parece cumplir una doble función. Primera, la reducción de la infestación de áfidos durante las primeras etapas de la floración. Cuando comienza el ataque inicial del áfido, estos insectos consumen algo de EβF a medida que se alimentan y lo liberan excretándolo en sus exudaciones azucaradas. Otros pulgones que detectan la EβF en la excreción evitarán posarse, probablemente debido a la percepción de que los áfidos que se alimentan allí ya están pasándolas canutas.

Pulgón alado del  melocotonero, Myzus pérsica. Foto.

Eso no significa que no se encuentren depredadores. De hecho, el otro beneficio de producir EβF en la inflorescencia es que parece atraer a las mariquitas. Las mariquitas son capaces de detectar EβF en el aire y acudirán de todas partes con la esperanza de propinarse un sabroso festín a costa del pulgón. Los investigadores encontraron que las mariquitas se presentaban con mayor frecuencia durante las primeras etapas del desarrollo floral, lo que sugiere que la producción de EβF en los tejidos florales es el principal atrayente.

Una mariquita se dispone a devorar pulgones. Foto.

Curiosamente, se ha encontrado que la producción constante de EβF es menos eficaz para disuadir a los áfidos que su producción intermitente. Se piensa que, al igual que los humanos pueden acostumbrarse a ciertos niveles de olor de fondo, también lo pueden hacer los pulgones. Si los áfidos están expuestos a altos niveles de EβF durante largos períodos de tiempo, lo reconocerán como el nivel de fondo seguro y continuarán alimentándose. Eso puede explicar por qué las plantas de piretro solo producen EβF durante un corto período de tiempo durante las etapas más cruciales del desarrollo floral. 

Investigaciones como esta no solo mejoran nuestra comprensión de las innumerables formas en que las plantas se defienden, sino que también nos ofrecen nuevas vías para investigar formas más naturales de defender a las plantas de las que dependemos de las plagas. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Los musgos que salvaron miles de vidas en la Primera Guerra Mundial

Sphagnum squarrosum. Foto.

Las mismas propiedades extraordinarias que hacen de los musgos unos "ingenieros constructores de ecosistemas" sirvieron para curar las heridas de miles de soldados durante la Primera Guerra Mundial.

Antes de entrar en materia, permítanme que introduzca brevemente dos términos técnicos. En lo que se refiere a la regulación de su contenido en agua, las plantas pueden adscribirse a dos grandes tipos: homeohidras y poiquilohidras. Homeohidro sirve para designar al conjunto de organismos con la capacidad de retrasar o evitar la desecación. Las plantas más evolucionadas, con raíz tallo y hojas, pertenecen a este tipo.

La poiquilohidria es la condición de los organismos que carecen de un mecanismo para regular el contenido de agua en sus tejidos y prevenir la desecación, como ocurre, entre otros, con los musgos. En general, estos organismos no son capaces de vivir en ausencia de agua durante mucho tiempo y se desecan rápidamente, por lo que suelen vivir en ambientes húmedos o acuáticos. Como tienen una gran capacidad de absorción, cuando disponen de agua se hidratan a tope. Su capacidad de absorción es tal que se conocen casos de musgos que han resistido 1.500 años desecados para luego recuperarse como si tal cosa una vez hidratados. Entre los musgos, los esfagnos (Sphagnum) son los campeones de la absorción.

La mitad de los humedales del mundo son turberas. Su superficie es una capa de turba, que está compuesta por material vegetal que se ha acumulado durante miles de años sin descomponerse del todo porque el ambiente está saturado de agua. La turba es un material orgánico, de color pardo oscuro y rico en carbono. Está formado por una masa esponjosa y ligera en la que aún se aprecian los componentes vegetales que la originaron.

Las turberas se originan cuando el material orgánico depositado excede al descompuesto en un humedal. De esta manera la laguna o pantano puede terminar por rellenarse de material orgánico y partes considerables de la turbera pierden contacto con el agua subterránea por lo que pasan a abastecerse principalmente de agua de lluvia, lo que equivale a un régimen ombrotrófico para el ecosistema. Cuando esto ocurre se ven favorecidas especies como los musgos del género Sphagnum que sobreviven en aguas de pocos nutrientes.

Las turberas son áreas bajas, generalmente deprimidas y anegadas o inundadas (situadas permanentemente o casi permanentemente bajo el nivel freático) en las que se produce la acumulación de restos vegetales. Son zonas encharcadas con escasa circulación de aguas y en las que existe una mayor tasa de acumulación de materia orgánica que de destrucción. La condición para que una turbera pueda formarse es que exista un equilibrio entre un aporte y el gasto de agua (lluvias, evapotranspiración, flujos entrantes o salientes). Un déficit conlleva a la exposición de la turba y en función de la duración del proceso puede traducirse en la oxidación parcial de la turba, con la generación de horizontes distintivos, o en su degradación y desaparición. Inicialmente, en estas zonas encharcadas, poco profundas, la luz penetra en el agua permitiendo que se desarrolle vegetación en el fondo, lo que a la larga incrementa el aporte de restos orgánicos en profundidad (Fig. 1 y 2). El incremento de vegetación va provocando una gran cantidad de residuos vegetales que se van acumulando. En un principio se produce un fuerte incremento de la población bacteriana encargada de la descomposición de los restos orgánicos, al amparo de un medio muy rico en nutrientes. La colmatación de la charca va favoreciendo la implantación de una flora más extensa, que realiza una fuerte exportación de nutrientes del agua, así como de un fuerte consumo de oxígeno. El medio acuático se va empobreciendo en nutrientes y, sobre todo, en oxígeno, por lo que la actividad microbiana se reduce y se comienza a producir una fuerte acumulación de residuos orgánicos sin transformar que terminan colmatando la charca y creando un enorme cumulo de material orgánico (Fig. 3). El conjunto de procesos de descomposición de los restos vegetales se conoce como humificación y lleva a su transformación en turba. Posteriormente, el desarrollo arbóreo aumenta la evapotranspiración y desecado (Fig. 4).

Las turberas dominadas por Sphagnum desempeñan un papel importante en el ciclo global del carbono (C), porque que pueden almacenar el doble de carbono que toda la biomasa de los bosques de la Tierra. Las turberas en el hemisferio norte almacenan entre 270 y 370 Pg C (Pg, petagramo = 10¹⁵ gramos o mil millones de toneladas) en forma de turba, lo que representa entre el 34 y el 46% del dióxido de carbono que se conserva actualmente en la atmósfera). Además, este ecosistema secuestra aproximadamente el 12% de las emisiones humanas actuales.

Desesperados por conseguir algo estéril que mantuviera las heridas desinfectadas, los médicos militares que atendían los hospitales de campaña durante la Primera Guerra Mundial aguzaron la creatividad. Con éxito desigual, intentaron de todo, desde rezar a San Pantaleón, pasando por irrigar las heridas con soluciones de cloro, hasta confeccionar apósitos impregnados con ácido carbólico, formaldehído o cloruro de mercurio. Pero el final siempre era el mismo: simplemente no había suficiente algodón, un producto que tenía una gran demanda para confeccionar uniformes y para emplearlo junto con el ácido nítrico como explosivo, el decimonónico piroxilo.

Explotación de una turbera de esfagnos para la elaboración de güisqui en Escocia. Las barras de turba se utilizan para tostar la malta. Foto. 

Un par de escoceses, el uno cirujano y el otro botánico, dieron con la tecla: rellenar las heridas con musgo. No eran musgos cualquiera: eran esfagnos, los formadores de turba en climas fríos y húmedos como los de las Islas Británicas y el norte de Alemania. Hoy en día, estas pequeñas plantas con forma de estrella son conocidas por su uso en horticultura y biocombustible, pero también se han usado durante al menos 1.000 años para ayudar a curar heridas.

Las narraciones épicas gaélico-irlandesas cuentan que tras la batalla de Clontarf del Viernes Santo de 1014, los guerreros usaban musgo para empapar y desinfectar sus heridas. Los musgos también fueron utilizados por los nativos norteamericanos, que los usaban a guisa de pañal natural para acolchar las cunas de los bebés. Continuó usándose esporádicamente durante las guerras napoleónicas y franco-prusianas, pero hasta la Primera Guerra Mundial los médicos no se dieron cuenta de todo el potencial de estas plantas.

Al comienzo de la guerra, el eminente botánico Isaac Bayley Balfour y el cirujano militar Charles Walker Cathcart identificaron las dos especies que funcionaban mejor para detener las hemorragias y ayudar a curar las heridas: Sphagnum papillosum y Sphagnum palustre, que abundaban en Escocia, Irlanda e Inglaterra. Cuando ambos preparaban un artículo para la sección "Ciencia y naturaleza" de The Scotsman en el que ponían por las nubes las virtudes medicinales de ambos musgos, supieron que ya eran ampliamente utilizados en Alemania. Pero a tiempos desesperados medidas desesperadas. O, como escribieron citando a Ovidio: «Fas est et ab hoste doceri» (Uno debería aprender de los enemigos).

Los experimentos de laboratorio confirmaron sus observaciones: los Sphagnum pueden almacenar hasta veintidós veces su propio peso en líquido, el doble de la capacidad absorbente del algodón. Esta extraordinaria capacidad esponjosa proviene de la estructura celular de los Sphagnum. El caulidio o tallo está formado generalmente por células epidérmicas y subepidérmicas pequeñas de paredes gruesas, células de parénquima de paredes delgadas y células conductoras. Las células conductoras incluyen hidroides y leptoides, que son funcionalmente análogos al xilema y al floema de las plantas vasculares. Mientras que los leptoides, que son como células de un floema primitivo, conducen metabolitos elaborados. Como sucede con las tráqueas del xilema, los hidroides maduros están muertos y conectados por perforaciones que permiten el paso del agua.

Los filidios (hojas) suelen tener una capa de células de grosor, excepto las nervaduras centrales y los márgenes, que pueden tener múltiples capas de células diferenciadas. Las células de los filidios tienen clorocitos fotosintéticos e hialocitos células muertas y huecas, comunicadas con el exterior mediante poros y que presentan elaborados engrosamientos de la pared celular.

El noventa por ciento de las células en un ejemplar de esfagno son hidroides, que parecen células muertas, pero que en realidad están diseñadas para estar vacías y poder llenarse con agua. Desde tiempos inmemoriales curanderos, sanadores y médicos aprovecharon esa extraordinaria capacidad de absorción de líquidos para absorber sangre, pus y otros fluidos corporales.

Los Sphagnum también tienen propiedades antisépticas. Las paredes celulares de la planta están compuestas por moléculas de polímeros especiales que crean un halo electroquímico alrededor de todas las células y carga negativamente las paredes celulares. Esas cargas negativas hacen que los iones de nutrientes cargados positivamente (como el potasio, el sodio y el calcio) sean atraídos por el esfagno. El musgo absorbe del suelo todos los nutrientes cargados positivamente y libera iones cargados negativamente que producen a su alrededor un medio ácido.

En las turberas, la acidez tiene efectos limitantes notables porque solo pueden vivir especies altamente especializadas capaces de tolerar ambientes hostiles y faltos de nutrientes. Para los heridos, el resultado es que los vendajes de Sphagnum producen ambientes estériles al mantener bajo el nivel de pH alrededor de la herida, lo que inhibe el crecimiento de las bacterias.

A medida que avanzaba la guerra, la cantidad de vendajes necesaria para atender a los heridos se disparó; los esfagnos proporcionaron materia prima para más y más de ellos. En 1916, la Cruz Roja Canadiense en Ontario, utilizando los esfagnos de Columbia Británica, Nueva Escocia y otras regiones oceánicas canadienses, suministró más de un millón de vendajes, casi dos millones de compresas y un millón de apósitos para los soldados heridos en Europa. En 1918, se enviaban mensualmente un millón de vendajes desde Gran Bretaña a hospitales en Europa continental, Egipto e incluso en Mesopotamia.

Grupos de voluntarios del Reino Unido y Norteamérica organizaban expediciones para recolectar esfagnos destinados a satisfacer la demanda de vendajes. Los periódicos locales anunciaban "Moss drive" y eso bastaba para que acudieran como voluntarios mujeres de todas las edades y niños. A los voluntarios se les enseñaba a llenar tres cuartas partes de los sacos, arrastrarlos hasta el terreno duro más cercano y luego bailar sobre ellos para extraer el mayor porcentaje posible de agua.

Los esfagnos eran también muy utilizados en el lado germano. Alemania era más activa que cualquiera de los aliados en la utilización de los esfagnos, porque las turberas del noreste de Alemania y Baviera proporcionaban suministros aparentemente inagotables. Los civiles e incluso prisioneros de guerra aliados eran reclutados para recolectarlos. Cada país tenía su propio método para fabricar los vendajes, pero todos estaban de acuerdo en una cosa: los vendajes de musgo funcionaban. Su capacidad de absorción era sobresaliente y no se enmohecían. Por si ello fuera poco, los esfagnos eran un recurso renovable que crecía sin mucha dificultad.

Si es tan bueno, ¿por qué no se siguen usando vendas de esfagno? En buena medida, debido a la inmensa cantidad de mano de obra requerida para recolectarlos. Aunque algunos fabricantes estadounidenses experimentaron su uso para elaborar unas compresas higiénicas llamadas Sfag-Na-Kins, abandonaron el negocio porque no resultaba rentable. Que no lo sea es una buena noticia, porque el valor real de estas plantas va mucho más allá de los vendajes.

Además de ser ecosistemas ricos de por sí por la presencia de plantas carnívoras, juegan un gran papel como reguladoras del cambio climático global. Las turberas lde Spaghnum y de otros musgos pasan miles de años acumulando carbono en sus capas subterráneas. Si se descongelan o se secan, el carbono se escapará a la atmósfera. Y aunque no se estén recogiendo para vendajes, los científicos temen que la agricultura y la industria puedan drenar los pantanos o que la turba se use como biocombustible. ©ManuelPeinado Lorca. @mpeinadolorca.