Las plantas se adaptan al aumento del CO2, según un estudio de su expresión génica

La investigación, realizada en la Universidad de Southampton (Reino Unido) y publicada recientemente en la revista científica Global Change Biology, muestra que la expresión génica de las plantas se está alterando a consecuencia de su exposición a unas mayores emisiones de CO2. Ello indicaría que los cambios en la regulación génica podrían constituir un mecanismo determinante en la adaptación al incremento de la concentración de CO2 en la atmósfera.

Los beneficios a corto plazo del incremento del CO2

Las emisiones se incrementaron a mayor velocidad en la década de 2000 que en la de 1990, mientras que la concentración de CO2 alcanzó por primera vez las 400 ppm en 2013. El impacto a corto plazo del incremento del CO2 atmosférico sobre las plantas podría describirse como relativamente positivo, puesto que potencia la fotosíntesis y el crecimiento vegetal (y por ende un aumento de los cultivos y de la producción de alimentos). De hecho, el aumento del CO2 en los últimos decenios ha incrementado la vegetación en la Tierra.

Pero el impacto a largo plazo de la subida del CO2 atmosférico sobre la flora todavía es motivo de debate científico. «Hasta ahora pocos estudios habían ofrecido información que esclareciese los impactos a largo plazo del aumento del CO2 a lo largo de varias generaciones, y ninguno se había dedicado a la firma molecular correspondiente a esa adaptación», comentó la principal autora del estudio, la profesora Gail Taylor de la Universidad de Southampton. «Un motivo es lo difícil que resulta dar con plantas que ya estén expuestas a las condiciones del futuro».

Para investigar esta cuestión, el equipo científico utilizó un recurso extraordinario: plantas próximas a «manantiales» naturales de CO2 y expuestas a éste durante varias generaciones y muchos cientos de años. Sus participantes extrajeron ejemplares de Plantago lanceolata (llantén menor) cerca de uno de esos «manantiales», en Bossoleto (Italia), y compararon su firma molecular con la de ejemplares de la misma planta procedentes de otro lugar cercano de referencia donde el nivel de CO2 es el habitual en la actualidad. De este modo se percataron de diferencias muy notables en la expresión génica total (el proceso por el que determinados genes se activan para producir cierta proteína necesaria).

«El estudio muestra que, al tomar plantas de estos dos emplazamientos representativos de la atmósfera actual y de la prevista para el futuro (hasta 2100) y ponerlas juntas en el mismo entorno, las plantas de los “manantiales” tenían mayor tamaño y también una tasa superior de fotosíntesis», señaló la profesora Taylor. «Y lo que es más notorio: las plantas procedentes de zonas próximas a esos manantiales presentaban diferencias en la expresión de varios centenares de genes».

La profesora Taylor y su equipo prevén, basándose en su información sobre la expresión génica, que la vegetación del planeta seguirá aumentando. «No se detendrá ni aclimatará mientras que el CO2 siga aumentando, pero parte del carbono adicional en las plantas del futuro probablemente se transforme en productos químicos secundarios con fines de defensa. Ello se asocia a un incremento de la expresión génica que sustenta la respiración de las plantas».

Efectos sobre los poros de los estomas

Uno de los hallazgos más interesantes surgidos de esta investigación fue que los poros de los estomas situados en la superficie de las hojas (orificios diminutos que regulan la absorción de CO2 para realizar la fotosíntesis y la pérdida de vapor de agua) aumentan en número tras la exposición durante varias generaciones a los niveles de CO2 previstos para el futuro. El equipo científico había predicho que el número de poros disminuiría, de acuerdo con investigaciones anteriores basadas en fósiles vegetales que abarcaron escalas de tiempo geológico.

La profesora Taylor añadió: «Este fue un descubrimiento inesperado, pero hay indicios claros de un incremento del número de poros en los estomas. Hemos encontrado varios reguladores esenciales del número de estomas que son sensibles a los niveles elevados de CO2 previstos para el futuro. Uno de ellos es SCREAM (SCRM2), que pertenece a la familia de proteínas hélice-bucle-hélice básica (bHLH), la cual regula las transiciones en el desarrollo de los vegetales».

La investigadora admite que aún no se entienden a fondo todas las consecuencias de este cambio en el desarrollo, pero en su opinión muestra que las plantas se adaptarán de formas imprevisibles a los niveles futuros de CO2 a lo largo de múltiples generaciones. Esta es una cuestión importante que abordar, al ser imprescindible averiguar cómo pueden evolucionar los cultivos alimentarios durante las generaciones futuras a resultas de los cambios climáticos, y también si seguirá aumentando la vegetación del planeta y los efectos que esto podría tener para la conservación de la naturaleza en todo el mundo.

La investigación estuvo cofinanciada por el proyecto del 7PM EXPEER (Distributed Infrastructure for EXPErimentation in Ecosystem Research), que concluyó en mayo de 2015, y por el British Council y el National Environment Resource Council (NERC) del Reino Unido.

Para más información, consulte:
Página web del proyecto EXPEER