Las trampas de Venus II

3. FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA

Aunque se conoce bastante bien el sistema de captura de Dionaea, éste aún no se ha elucidado por completo. Muchas cuestiones se sustentan en modelos muy plausibles pero no demostrados en su totalidad, mientras que en otras existen lagunas importantes. Es por ello que la exposición no será pormenorizada ni se referirá a los últimos descubrimientos sino que se centrará en los aspectos más seguros. La falta de datos no me permite desarrollar una explicación completa y de perfecta continuidad, por lo que recomiendo hacerse una idea general en lugar de pretender encajar todas y cada una de las piezas del puzzle.

3.1. Aspectos fisiológicos del “cepo”

Las hojas modificadas de Dionaea desarrollan una fuerza equivalente –en relación a su tamaño- a la de un cepo para osos, con lo que las presas habituales rara vez escapan de la trampa. Sin embargo, su reducido tamaño es un factor limitante para las capturas, las cuales se remitirán a pequeños arácnidos e insectos. Algunos (ciertas hormigas, etc.) incluso resultan tóxicos para la planta y provocan el ennegrecimiento y posterior muerte de la trampa.

Cada una de ellas puede realizar como máximo unas 3 capturas efectivas. A continuación, se vuelven negras y mueren. A pesar de su alta precisión, algunos intentos resultarán fallidos, lo que supondrá un desgaste energético innecesario para la planta. El límite de capturas inefectivas está en torno a 7, después de las cuales se produce la muerte de la trampa. Si Dionaea consigue atrapar un animal, la “boca” se abrirá en 1-2 semanas, una vez haya absorbido todas las partes digestibles del mismo. En cambio, ante una tentativa infructuosa, el cepo se abrirá a las 12-14 horas.

Cuando la trampa se cierra, los dos lóbulos foliares modificados presionan a la víctima contra las glándulas digestivas que se exprimirán liberando su carga enzimática. Ésta disolverá los tejidos blandos del animal que, una vez licuados, serán absorbidos a través de las paredes internas del cepo. El desecho resultante estará compuesto estructuras quitinosas y otros residuos resistentes al ataque enzimático.

En el interior de la trampa están los pelos sensitivos o de disparo, donde se agrupan numerosos mecanorreceptores que activan el mecanismo de cierre. Para que se ponga en funcionamiento, lo más normal es que la víctima toque 2 pelos de manera consecutiva. Así se eluden estímulos que ocasionarían cierres innecesarios, por ejemplo: impactos de gotas de lluvia. Este sistema es de vital importancia ya que los cierres en vano suponen un despilfarro energético. Si se produjeran numerosos fracasos, la planta se debilitaría y terminaría muriendo. Aunque la estimulación mecánica de 2 pelos es la forma más habitual de que se cierre la trampa, existen otras posibilidades menos frecuentes, como se verá en el apartado 3.3.

3.2. Introducción a la “neurobiología vegetal”   

La neurobiología vegetal es un campo orientado al estudio de la obtención de información, su procesamiento y su transformación en una respuesta por parte de las plantas. Aunque opino que el término no es del todo correcto, permite tener una idea clara acerca de su contenido.

Las plantas poseen un sistema integrado de señales que incluye:

- Transporte de impulsos eléctricos a grandes distancias.

- Transporte de auxinas (hormonas vegetales) por vesículas a tejidos vasculares especializados.

- Producción de sustancias químicas con función similar a las de los neurotransmisores del sistema nervioso de los animales.

En el funcionamiento de la trampa de Dionaea muscipula interviene, sobre todo, el transporte de impulsos eléctricos a grandes distancias que se estudiará a continuación.  

3.3. Transmisión eléctrica

3.3.1. Potencial de acción

Antes de estudiar la transmisión eléctrica conviene tener presente el concepto de potencial de acción. Se trata de una onda de tipo eléctrico que se transmite a lo largo de la membrana celular. Dicha onda sirve para llevar información de una célula a otra. Los potenciales de acción son típicos de ciertas células animales –neuronas, miocitos, etc.- aunque también están presentes en muchos vegetales. Se generan por diferencias de potencial entre los espacios intra- y extracelular, al producirse una migración de iones a través de la membrana plasmática. Ya sea por procesos activos o pasivos. La principal diferencia entre los potenciales de acción en animales y en vegetales es que en los primeros están implicados flujos de iones sodio y potasio, mientras que en los segundos los flujos son de iones potasio y calcio.  

3.3.2. Aspectos históricos

Los primeros potenciales de acción observados en vegetales fueron los de Dionaea muscipula y Mimosa pudica. Tiempo después se describieron en muchas otras especies. En un primer momento, la idea de que en las plantas hubiera un sistema de comunicación intercelular eléctrica que recorriera grandes distancias no cuajó en la comunidad científica. En su lugar, se depositó casi toda la credibilidad en el sistema de señales hormonal (auxinas). Es posible que dicha situación tuviera su origen en 2 hechos:

- La difusión de ideas descabelladas que afirmaban, de manera gratuita, que los vegetales sentían estímulos como los animales superiores. En ocasiones, asimilando su forma de sentir a la de los seres humanos

- La prohibición tajante de “antropomorfizar” funciones vegetales y animales por parte de sectores conservadores ajenos y propios del mundo científico.

Merced a ello, se relegaron al ostracismo las investigaciones sobre el tema de Sir John Burdon-Sandersson, Charles Darwin, Wilhelm Pfeffer, Georg Haberlandt y Edwin Bünning. Si bien es cierto que cometieron diversos errores e imprecisiones en sus estudios, no puede decirse que fueran muy desencaminados en sus planteamientos.

3.3.3. Estimulación para originar el potencial de acción

Como se dijo en el apartado 3.1., la trampa se activa por la estimulación de 2 pelos sensoriales. Cada uno consta de 2 regiones: una distal y una basal. El estímulo mecánico se transmite desde la región distal a la basal, siendo en esta última donde se acumulan los mecanorreceptores que lo transforman en una señal eléctrica. La del primer pelo es una señal de menor intensidad que la del segundo. Es decir, es una condición necesaria pero no suficiente para desencadenar el segundo potencial de acción, que será el que accione la trampa. El intervalo entre el estímulo de uno y otro pelo deberá ser inferior a unos 20 segundos, de lo contrario se perderá el “recuerdo” del primer toque. Sin embargo, éste no se borra por completo: a partir de los 20 segundos, los sucesivos toques desencadenan una estrategia de caza diferente. Se trata de una sucesión de cierres parciales cada vez más débiles, con un menor avance de la trampa cuanto mayor sea el espaciamiento entre estimulaciones. Cada nueva estimulación cerrará un poco más el cepo. En un intervalo “interestimular” de 1 minuto se necesitarán unos 6 toques para ocluirlo. En cambio, para uno de 2 minutos se precisarán unos veintisiete. Este sistema permite cazar animales muy lentos que eludirían la estrategia del toque de los 2 pelos.

No obstante, la trampa puede cerrarse sin que sea preciso estimular dos pelos de manera consecutiva. En ocasiones, es suficiente con que se active un mismo pelo 2 veces consecutivas o se estimulen otras regiones de la trampa y a continuación un pelo. Ello es debido a que hay un alto número de mecanorreceptores distribuidos por la trampa que también pueden ser estimulados. El pelo sensorial no tiene en sí mismo una especialización superior para producir potenciales de acción que otras zonas. Lo que ocurre es que un toque sobre la parte distal del pelo genera una mayor vibración que si se estimularan directamente los mecanorreceptores.

3.3.4. Sistemas de señales eléctricas a largas distancias

Se han descubierto 2 tipos de potenciales de acción en las plantas:

A. Potenciales omnidireccionales (POs), similares a los que existen en los miocitos cardiacos, que ese producen a lo largo de los ejes principales de las plantas más grandes.

B. Potenciales de variación o potenciales de onda lenta (POLs) que, a diferencia de los anteriores, son exclusivos de las plantas. Se propagan a lo largo del xilema y están relacionados con cambios de presión hidráulica.

Ambos potenciales de acción se generan por estímulos. Por ejemplo: los POLs por cambios de intensidad luminosa (luz-oscuridad) y los POs por luces de distintos colores, ataques de herbívoros, respuestas a la polinización, etc. En la trampa de Dionaea los estímulos de las presas inducen POs.     

3.4. Aspectos mecánicos

El potencial de acción que se produce en el cepo es una orden que desencadenará una respuesta mecánica. Los movimientos veloces de las plantas suelen estar relacionados con la dispersión de semillas, la defensa o la nutrición.

Las hojas de la venus atrapamoscas se cierran en unos 100 milisegundos, lo que hace de este movimiento uno de los más rápidos entre las plantas. No es de extrañar que Darwin considerara por ello a Dionaea muscipula como “una de las plantas más maravillosas del mundo”. El movimiento más veloz de todo el Reino Plantae se da en la trampa de otra carnívora, Utricularia. Ésta posee unas vesículas que se abren bajo el agua, succionando por vacío pequeños animales e incluso plancton y algas. 

El cierre del cepo de Dionaea tiene lugar en 3 fases:

- Fase inicial (20% del desplazamiento total).

- Fase intermedia (60% del desplazamiento total).

- Fase final (20% del desplazamiento total)

Las tres se repiten siempre, teniendo cada una una duración específica. Sin embargo, dicha duración puede presentar ligeras variaciones según el ejemplar.

Se han identificado 2 componentes que producen la contracción que ocluye la trampa:

A. Uno bioquímico activo, caracterizado por un almacenamiento previo de energía elástica que será liberada bruscamente.

B. Uno elástico pasivo, por el que se altera la permeabilidad de la membrana de las células, pasando agua a su interior desde el espacio intersticial.

Este mecanismo de contracción vegetal constituye una ingeniosa alternativa evolutiva a la contracción de las proteínas miofibrilares de los animales.

3.5. Reapertura de la trampa

Una vez que ésta ha capturado presa, permanecerá cerrada hasta que la haya digerido por completo. En el interior de los lóbulos foliares modificados existen unos quimiorreceptores que se activan por los jugos digestivos de la planta. Así, hasta que estos no sean absorbidos por completo -junto con las partes licuadas del animal- los receptores no cesarán de emitir señales, impidiendo su reapertura.

Ésta no tiene un mecanismo inverso al del cierre. De hecho, son ahora las células de la parte externa del cepo las que intervienen. Se produce un alargamiento celular que será mayor cuantas más veces se tenga que cerrar y reabrir la trampa tras haber capturado presa (en los cierres inefectivos el mecanismo es ligeramente distinto), pudiendo quedar las fibras de la pared deformadas. Por ello, no es raro que algunas trampas terminen invertidas antes de morir.

Tanto en la reapertura como en el cierre efectivo, se han detectado modificaciones del crecimiento celular mediadas por auxinas. Ello implica que este movimiento incluye transformaciones más profundas que un simple cambio mecánico.

 

Imagen: trampa de Dionaea muscipula. En su interior se aprecian 8 pelos sensoriales o disparadores (la parte basal de cada uno en blanco) y el color rojo de la antocianina.

  

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