Imaginemos que las plantas no sólo embellezcan nuestros jardines y purifiquen nuestro aire, sino que también actúen como minas naturales de recursos críticos como los elementos de tierras raras (REE). Estos elementos, vitales para las tecnologías modernas, son escasos. Pero los científicos han descubierto varias especies de plantas nuevas con capacidades excepcionales para acumular REE del suelo. Al examinar miles de especímenes de diferentes linajes, Léo Goudard y sus colegas descubrieron Nuevos taxones ricos en REE que podrían ayudar a la bioprospección y ampliar las opciones para una extracción más sostenible de estos metales cruciales.
El estudio, publicado en la revista Annals of Botany, adoptó un enfoque único. En lugar de explorar los bosques, los investigadores recurrieron al Herbario del Museo Nacional de Historia Natural de París. El último autor, Antony van der Ent, comentó botánica uno en un correo electrónico que el herbario de París era especialmente adecuado para su investigación. “El Herbario de París tiene la mayor colección de especímenes de plantas del mundo y ha sido completamente digitalizado. Contamos con una colaboración de larga data con los científicos del Herbario de París que han apoyado esta investigación. Asociarse con taxónomos es absolutamente clave para llevar a cabo este tipo de estudios metalómicos de diversidad de plantas”, dijo.
Utilizaron fluorescencia de rayos X para analizar más de 4,000 especímenes de plantas de dos familias de helechos y dos familias de plantas con flores alojadas en el herbario del museo. Estos linajes se seleccionaron en función de taxones que ya habían demostrado que absorbían REE. La detección inicial del elemento itrio, utilizado como indicador de los REE totales, reveló 268 muestras con concentraciones de 49 microgramos por gramo hasta 1,424 microgramos por gramo.
La espectroscopía de emisión atómica de seguimiento de muestras seleccionadas mostró contenidos totales de REE notablemente altos. especímenes de Dicranopteris linealis y Blechnopsis orientalis registró niveles superiores a 6,000 y 4,000 microgramos por gramo respectivamente, entre los más altos registrados. El análisis validó el uso de itrio como indicador de REE en exploraciones de herbario.
Algunas de las plantas que se consideraron "hiperacumuladoras" de elementos de tierras raras se encontraban fuera de las regiones bien estudiadas de China que normalmente se consideran puntos críticos para este rasgo. Encontrar plantas altamente acumulativas en otras partes del mundo amplía significativamente la distribución geográfica conocida y la diversidad genética de esta habilidad excepcional en el reino vegetal. Muestra que la hiperacumulación de tierras raras puede estar más extendida de lo que se pensaba anteriormente.
Los resultados del escaneo XRF muestran que 147 especímenes de B. orientalis y 56 especímenes de D. linearis acumulan Y en sus hojas hasta concentraciones de 1424 µg g-1 y 697 µg g-1, respectivamente. Dicranopteris linearis es un helecho ya ampliamente documentado por sus capacidades de (hiper)acumulación de REE en lugares de China, pero de hecho es polifilético y representa un complejo de especies crípticas. Este estudio revela que algunos especímenes de D. linearis que acumulan más de 1000 µg g-1 de REE en sus frondas provienen de Indonesia y Filipinas.
Goudard et al. 2024
Pero hay más. Este estudio no sólo identificó nuevos campeones; validó el uso de XRF en muestras de herbario para la detección de REE. Esto abre un tesoro escondido de colecciones pasadas, que potencialmente revela plantas ocultas ricas en REE que esperan ser redescubiertas. Pero la investigación se enfrenta a la amenaza de una pérdida inminente de hábitat, lo que significa que está bajo la presión de una fecha límite potencialmente desconocida.
"La mayoría de las plantas hiperacumuladoras son extremadamente raras en la naturaleza y endémicas locales de los afloramientos mineralizados", dice van der Ent. “Dado que muchas plantas hiperacumuladoras se limitan a extraer depósitos de minerales metálicos, existe efectivamente una 'carrera' entre las compañías mineras que destruyen su hábitat y nosotros, que intentamos llegar antes para descubrirlos y recolectar germoplasma. Irónicamente, los hiperacumuladores y otras plantas tolerantes a los metales ('metalófitos') son enormemente beneficiosas en la rehabilitación de desechos mineros, pero para su aplicación es necesario encontrarlas y salvarlas primero”.
Encontrar estas plantas plantea un difícil desafío. “Los hábitats naturales de las plantas hiperacumuladoras suelen ser muy remotos y de difícil acceso. La colaboración intensiva con científicos locales es absolutamente esencial para realizar investigaciones en ambientes tropicales. Los desafíos clave son las condiciones de seguridad peligrosas (por ejemplo, en la República Democrática del Congo, famosa por sus metalófitos de cobre y cobalto únicos) y la burocracia insuperable para los permisos de investigación (un ejemplo positivo a este respecto es el Consejo de Biodiversidad de Sabah en Malasia, que gestiona eficazmente todo el proceso de una manera solicitud única evaluada en función de sus méritos)”, dice van der Ent.
El trabajo de van der Ent en torno al trabajo fue provocado por un comentario cuando todavía estaba en la escuela. “Cuando estaba en la escuela secundaria escuché acerca de una pequeña planta (Noccaea caerulescens) que crece justo al otro lado de la frontera en Bélgica y que puede hiperacumular zinc. Me fascinó cómo una planta podía contener tanto metal y fui a buscarlo en los vertederos de las minas de zinc y plomo cerradas hace mucho tiempo cerca de Kelmis. Esta fascinación instigó luego mi búsqueda global para encontrar y estudiar plantas hiperacumuladoras, incluso en Australia, Chile, Indonesia, Nueva Caledonia y Sudáfrica”, dice.
Este estudio arroja luz sobre el potencial oculto de los archivos del reino vegetal y del herbario, revelando su capacidad para contener recursos valiosos y ayudarnos a construir un futuro más sostenible. Podríamos aprovechar estos “buscadores biogeoquímicos” naturales para localizar depósitos de REE enterrados bajo tierra. Aún más interesante, estas plantas podrían convertirse en herramientas para la “fitorremediación”, limpiando sitios contaminados mediante la absorción de REE del suelo y el agua contaminados. Ahora, imaginemos hileras de plantas hiperacumuladoras, trabajando silenciosamente para extraer elementos críticos para nuestras necesidades tecnológicas.
En un momento en el que algunas universidades buscan cerrar herbarios, la investigación muestra que un herbario bien mantenido podría ser una mina de oro (u otro metal). van der Ent cree que hay muchos más hiperacumuladores esperando ser descubiertos.
“A través de nuestra investigación hemos más que duplicado el número de plantas hiperacumuladoras conocidas en todo el mundo en los últimos 10 años. Sin embargo, creo que esto es sólo la punta del proverbial iceberg, y como este estudio en Annals of Botany muestra, muchos más descubrimientos esperan en los herbarios globales. Esta investigación también ejemplifica el valor de los herbarios como recursos cruciales para la información sobre la biodiversidad a nivel mundial y muestra por qué es tan importante que estas instituciones reciban financiación y apoyo continuos”.
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Goudard L., Blaudez D., Sirguey C., Purwadi I., Invernon V., Rouhan G., van der Ent A. “La prospección de (hiper)acumuladores de elementos de tierras raras en el Herbario de París mediante espectroscopia de fluorescencia de rayos X revela nuevos descubrimientos distribucionales y taxonómicos." Annals of Botany. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aob/mcae011
Imagen de portada: mapas elementales µXRF del sincrotrón que muestran la distribución de cesio en una fronda de Dicranopteris linealis. Foto de : Goudard et al. 2024.
