Manteniendo verdes las hojas en otoño

Llega el otoño, y con esta estación, las hojas de las plantas y árboles se vuelven naranjas, marrones o amarillas, y caen porque ya completaron su ciclo de vida. Los días más cortos y la caída en las temperaturas son las principales responsables de este proceso fisiológico en las plantas. Pero, cuantos insectos dependen de las hojas para poder vivir? Muchos. Los mas conocidos… las orugas.

Se sabe que los minadores (insectos que viven en el interior del tejido de las hojas) tienen la capacidad de cambiar la fisiología de las hojas y generar pequeñas “islas verdes” en ellas cuando llega el otoño. Estas regiones, al ser verdes, son fotosintéticamente activas, generando los nutrientes necesarios para prolongar la vida de estos insectos en estas plantas. Se notó que en estas islas verdes, la concentración de citoquininas, una hormona vegetal, era más alta con respecto a otras partes de la hoja. En 1969, un estudio demostró que la saliva del minero del abedul tenía citoquininas. Luego se observó que también las mismas minas producidas en las hojas y las glándulas asociadas a la ovoposición de algunos insectos tenían citoquininas. Entonces, esta hormona juega un papel importante en la relación de hospedero-parásito.

Además, los insectos tienen una gran capacidad de adaptación gracias a que forman relaciones simbiontes con bacterias y hongos, quienes les proveen de nuevas rutas metabólicas y metabolitos secundarios, que favorecen la supervivencia del insecto a diferentes ambientes. Entonces, estas bacterias y hongos también podrían producir citoquininas en las hojas senescentes del otoño.

Para responder a estas preguntas, Wilfried Kaiser, de la Universidad François-Rabelais de Francia, investigó la relación entre la larva de Phyllonorycter blancardella —un lepidóptero fitófago— y el manzano (Malus domestica). Se sabe que P. blancardella tiene una bacteria simbionte. Así que se hizo una PCR de la sub-unidad 16S del ADN ribosomal, luego se secuenció el fragmento aislado y usando el BLAST se identifico al simbionte como Wolbachia pipientis.

Las Wolbachias infectan alrededor del 60% de todas las especies de insectos del mundo, convirtiéndose en uno de los parásitos más exitosos del mundo viviente.

Entonces, la pregunta es si las larvas de P. blancardella tiene la capacidad de producir las citoquininas o es su Wolbachia simbionte es la responsable de ello. Para responder a esta pregunta, debemos eliminar a Wolbachia del organismo de la larva. Para eso se sometieron a las larvas, en su primer estadío de desarrollo, a un tratamiento con antibióticos (tetraciclina y rifampicina). Una vez que se obtuvieron las larvas limpias procedieron a infectar las hojas del manzano. Se observó claramente que aquellas larvas tratadas con antibióticos perdieron su capacidad de formar “islas verdes”, y por si fuera poco, el 85% de las larvas no llegaron a la adultez.

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Entonces, podríamos concluir que son las Wolbachias las responsables de producir las citoquininas para generar las “islas verdes”? Aun no!. Falta determinar aún si en realidad las Wolbachias producen las citoquininas o si las producen las mismas larvas pero las Wolbachias permiten que sean liberadas o si las Wolbachias producen algún tipo factor de transcripción o molécula que promueva la producción de citoquininas por el mismo tejido vegetal. Ya se había demostrado la presencia de citoquininas en las glándulas labiales de algunos minadores, también sabemos que bacterias patógenas como el Agrobacterium induce la producción de citoquininas en las agallas que forma en las plantas infectadas. También esta la fisiología de la misma planta hospedera y su relación con los parásitos.

Pero, por lo menos podemos concluir que la clave para la supervivencia en estas “islas verdes” es la citoquinina y al presencia de las Wolbachias, que como mencioné anteriormente, está presente más de la mitad de todas las especies de insectos hasta hoy conocidos. El origen de las citoquininas puede ser aprovechado, por qué no?, para tesis de investigación y nuestra universidad es un lugar apropiado para hacerlo.

Referencia:

Kaiser, W., Huguet, E., Casas, J., Commin, C., & Giron, D. (2010). Plant green-island phenotype induced by leaf-miners is mediated by bacterial symbionts Proc. R. Soc. B. 10.1098/rspb.2010.0214

Explicación más sencilla:

http://cienciafacil.lamula.pe/?p=7