03 Mar Lucha química entre plantas y virus

La lucha química entre plantas y virus es un tema que solo el título llama mucho la atención. Si te animas a seguir leyendo te acabará apasionando como a nosotros. Todavía hay mucho por descubrir en la relación entre plantas y virus que hace llevar a la evolución de ambas familias a estadios insospechados.

Introducción

Los virus y las plantas se puede decir que existen en una relación constante de guerra o convivencia. Por un lado, las plantas forman parte de la cadena trófica de todo ecosistema por lo que son esenciales. Y se da por hecho que fueron los primeros seres biológicos en aparecer, en forma de algas; tras las bacterias naturalmente.

            Descubren plantas prehistóricas

Por otro lado, los virus se encuentran en la vida cotidiana de los seres humanos (teoría de los gérmenes) y no iba a ser menos, en la de las plantas! Desgraciadamente episodios como los que estamos viviendo actualmente con el coronavirus no hace que tengamos mucha simpatía por ellos ahora mismo. Pero son parte esencial, como veremos, en el desarrollo de las plantas a lo largo de su existencia.

Planta enferma por virus

Primeros pasos de la Virología

Porque son pocas las personas todavía que saben que los virus también infectan a las plantas. No iba a tener el hombre la exclusiva!! De hecho, el primer virus que se descubrió fue el que afectaba a una planta, el virus del mosaico del tabaco. Y fue el primero en cristalizarse para estudiar su estructura en detalle, allá por 1941.

Ivanowsky y Beijerinck

Ocurrió hace algo más ya de 100 años por Ivanowsky y Beijerinck. Mientras Louis Pasteur y Edward Jenner investigaban y desarrollaban las primeras vacunas contra enfermedades (llamadas ahora virales), ellos no sabían que existían tales virus. Su descubrimiento fue fruto de experimentos de Dmitry Ivanovski en 1892 ayudado por los filtros de Chamberland (unos filtros con poros muy pequeños que podían retener bacterias). Lo demostró con la savia de una planta de tabaco infectada y Martinus Beijerinck le dio ese nombre de «virus» a esa sustancia infecciosa. Así nació la «Virología».

    Dmitry Ivanovski

John Kunkel Small y Francis Holmes

En 1935 ya se pensaba que muchas enfermedades de las plantas se debía a la existencia de virus. De hecho, John Kunkel Small (1869–1938) descubrió también que los insectos pueden operar como vectores transmitiendo estos virus a las plantas. En 1939, Francis Holmes, un pionero en la virología vegetal​ describió 129 virus que les causaban enfermedades a las plantas. Y aunque no gustará mucho a unos cuantos, la agricultura actual intensiva provee de un medio ambiente abundante para muchos virus vegetales… Así que otro punto negativo para ella.

Virus de mosaico del Tabaco. El primero en estudiarse

A día de hoy se conocen más de 900 virus vegetales!! y muchos de ellos solo afectan a un tipo de planta (huésped). Y si no fuese por el daño al ser humano que han hecho a lo largo de la historia y siguen haciendo serían de admirar su capacidad evolutiva.

Emperatriz KoKen

A todo esto, y para no quitarle el mérito, la primera descripción acerca de una infección viral en plantas aparece en un poema de la emperatriz japonesa KoKen en el año 752.

Emperatriz Koken

Infecciones virales

Después de esta «breve» introducción vayamos al meollo del post. Los virus son principalmente generalista en su ataque a las plantas (el huésped). Realmente son excepciones cuando el virus ataca solo a una especie de planta; pero claro, son tantos que decir excepción queda un poco ridículo. Pero ¡ojo! las plantas no se quedan «quietas» sin hacer nada. Ellas se defienden. Despliegan una serie de respuestas defensivas , con diferentes niveles de especificidad según sea el ataque, que a su vez el virus tendrá que contrarrestrar si quiere tener éxito. Podemos entonces decir que ocurre un círculo vicioso dando lugar a la evolución de ambos contrincantes; tanto de la planta como del virus. A esto es lo que llamamos «Lucha química entre plantas y virus».

Personaje de «Plantas vs Zombies»

Alcance de las infecciones virales

Las infecciones virales pueden ser devastadoras, pueden pasar inadvertidas e incluso pueden ser beneficiosas. Este último caso sería el de los preciosos tulipanes holandeses representados en los lienzos del S.XVII.

Factores

Para estudiar la evolución de las plantas y de los virus hay que conocer: los factores que facilitan la infección viral, los factores que la dificultan y aquellos que intervienen en su desarrollo. Su conocimiento no solo ayuda a que la propia planta se proteja ante nuevos ataques sino que también son clave para futuras sustancias de interés farmacéutico.

Ecología química

Algo que sabemos a ciencia cierta pero que nos queda todavía mucho por averiguar y aprender es que existe una lucha silenciosa de las plantas. Estás se relacionan entre sí o con otros organismos para establecer estrategias de defensa ante futuros ataques de agentes agresores. A este conocimiento científico se le conoce como «ecología química» y donde el metabolismo secundario de las plantas es parte clave para entender la lucha química entre plantas y virus, motivo de este post.

Lucha química entre plantas y virus

Todos sabemos que cualquier animal y el hombre tiene múltiples formas de adaptarse al medio en el que se encuentra y una de ellas es el movimiento. Sin embargo, las plantas no pueden contar con esa ventaja. Se encuentran pegadas al suelo. Donde nacen, mueren. Por eso, a lo largo de la historia y su evolución desarrollaron un complejo metabolismo secundario que les permite adaptarse al entorno (calor, frio, depredadores…)

Defensa ante animales herbívoros

Las plantas se defienden para no ser su alimento respondiendo metabólicamente segregando sustancias poco digestivas y/o repelentes. Algunas de estas sustancias son los «taninos». También pueden emitir compuestos volátiles que alertan a determinadas especies que existe un peligro inminente.

Herbívoro alimentándose de plantas

Defensa ante patógenos (virus, bacterias y hongos)

Las plantas los detectan por unos receptores de tipo «Receptores de Reconocimiento de Patrones» que se asemejan a radares. Las tienen todas las células vegetales. Una vez detectados estos agentes que suele ser solo una parte de la bacteria desencadena la llamada PTI (PAMP-triggered inmunity). Con ella activa sus armas de defensa para frenar el ataque.Tipos

Peeero, algunos microorganismo son muy listos y se camuflan!! para engañar a la planta. Por lo que consiguen inyectarle unas moléculas («efectores») y propagar su enfermedad.

Qué ocurre entonces? Pues que la planta responde a su vez contra-atacando. Evolucionan, y esto es la clave, desarrollando otro tipo de «radares internos» llamadas «proteínas NB-LRR» para detectarles. Su respuesta se llama ETI («Effector Trigger Inmunity»).

Y como supondrás esto no acaba nunca. A su vez los patógenos desarrollan otras armas de ataque y las plantas responden con nuevas adaptaciones cuando resulta necesario. Por consiguiente, las plantas y los virus son hoy lo que son tras mutar o evolucionar múltiples veces. Así se expone en el modelo Zig Zag.

Tipos de respuesta por parte de las plantas

Una veces consiste tras activar sus defensas de liberar especies reactivas de oxígeno, otras de activar quinasas MAPK, … para producir deposición de callosa y similar para reforzar las paredes de las células y que impidan pasar a esas bacterias.

En otras ocasiones, el microorganismo depredador puede no causar daños pero la dota de una mayor capacidad defensiva previa a la llegada del patógeno. Y la mostrará una vez llegue. Consiste en un estado de inducción fisiológico único llamado «Priming»; que se puede inducir artificialmente con vacunas vegetales. Que ocurre en estos determinados casos, que las plantas en este estado suelen crecer menos ya que desvían una gran cantidad de energía y recursos a su metabolismo secundario.

Estos años últimos hay un creciente interés acerca de la ecología química y el metabolismo secundario. Estaremos expectantes a nuevos estudios ya que con ellos se descubren nuevas utilidades. La idea de que las plantas eran algo más que alimento se sabe desde hace siglos. Desde la antigüedad ya detectaron que eran remedios para enfermedades.

Esperamos que os haya resultado tan interesante como a nosotros y te hayamos «picado» el gusanillo de la curiosidad por saber más.

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