Los metabolitos secundarios son los compuestos que produce una planta que no tienen un papel inmediato en el crecimiento o la reproducción de una planta. Estos serían cosas como pigmentos para pétalos o defensas contra herbívoros. Los metabolitos secundarios son las herramientas que dan a las plantas la capacidad de hacer más que sentarse pasivamente en su entorno. Pero algunas plantas pueden tener más necesidad de herramientas que otras. Christopher Hatcher y sus colegas han estado examinando la función de los metabolitos secundarios en las plantas carnívoras.

La revisión pasa por los metabolitos secundarios que se encuentran en las plantas carnívoras, como lo haría un insecto. Entonces, naturalmente, comienza atrayendo comida hacia la planta.

¿Cómo atraes a la presa?

Hatcher y sus colegas comienzan examinando los compuestos orgánicos volátiles (COV). Estos son compuestos que se convierten en gases a temperatura ambiente y que las plantas suelen utilizar para darles su perfume. El equipo encontró mucha investigación sobre los COV y las plantas usan combinaciones de muchos de ellos para producir sus propios atractores únicos. “Kreuzwieser et al. (2014) identificó más de 60 COV diferentes emitidos por Dionaea muscipula (Venus atrapamoscas)”, escriben Hatcher y sus colegas. "Su comparación de las concentraciones de COV antes y después de la captura de presas sugirió que 20 compuestos estaban directamente relacionados con la atracción de presas, a través del mimetismo de los aromas de frutas y flores".

Hay mucho más en la producción de COV que hedor y esperanza. Como un cazador que selecciona el señuelo adecuado para su presa, n. rafflesiana produce diferentes olores para atraer a diferentes presas a sus trampas. Las trampas más altas son insectos voladores con más engranajes, mientras que las trampas más bajas atraen hormigas.

La complejidad de los COV significa que podrían tener más de una función o haber sido reutilizados de otras tareas a la atracción. Hatcher y sus colegas hacen referencia a una investigación que muestra que algunos COV pueden aturdir a los insectos, mientras que otras esencias pueden actuar como insecticidas o ayudar con la digestión.

Para la pigmentación, los autores señalan que es probable que el rojo no esté dirigido a los invertebrados, pero también tienen un patrón ultravioleta. “Se han sugerido otras funciones para los pigmentos trampa, como la fotoprotección o el estrés lumínico, como se vio en Drosera rotundifolia y estrés nutricional como se observa en Dionaea muscipula y Drosera espátula.

¿Cómo capturas presas?

Las plantas carnívoras producen muchas herramientas para atrapar presas. Las ceras son comunes en Nepenthes, mientras que a otras plantas les gusta Drosera producir pegamentos para adherirse a la presa. Rorídula también tiene pegamento, pero esto se produce de una manera completamente diferente. Los productos químicos producidos funcionan para atrapar a la presa, pero no funcionan de forma aislada.

Una de las características más sorprendentes que señalan Hatcher y sus colegas "Plumbagin es un metabolito secundario que se encuentra en todos los géneros de Nepenthales y rara vez fuera de este grupo de plantas, aunque su función específica en la carnivoría en estas especies aún no se ha determinado completamente.” Los autores señalan que se encuentra en el borde de Nepenthes y puede trabajar con otras características para tener un efecto anestésico en la presa. Agregar un efecto de droga podría ayudar a que las otras características de una planta sean más letales”.

Una vez que se captura la presa, otros metabolitos indican que la digestión debe comenzar. Los jasmonatos son una sustancia química común utilizada en los sistemas defensivos y también comunes para la señalización en plantas carnívoras. Son los jasmonatos los que desencadenan una respuesta en Drosera diciéndole a la planta dónde doblar su hoja para rodear a su presa.

¿Cómo se digiere la presa?

Hatcher y sus colegas comienzan la cobertura de los metabolitos de la digestión discutiendo cómo los jasmonatos desencadenan la producción de enzimas digestivas. Si bien las enzimas ayudan a atraer nutrientes, también existe el peligro de que la digestión también proporcione acceso a los patógenos.

Los autores destacan la importancia de las naftoquinonas y los fenoles. “En especies de plantas no carnívoras estos metabolitos secundarios actúan como protección antibacteriana contra el ataque de patógenos en el tejido vegetal. En las plantas carnívoras, parecen haber sido cooptados para preservar y ayudar en la digestión de las presas al prevenir la descomposición de las bacterias y funcionar para proteger el tejido de la planta durante el proceso de descomposición de la presa”.

Hatcher y sus colegas dicen que el plumbagin, que se encuentra en los bordes de las plantas de jarra, se encuentra en todos los géneros de Nepenthales, independientemente de si la planta tiene una trampa de jarra o no. Argumentan que en la digestión, la plumbagina protege a la planta de los patógenos. "Si plumbagin y sus isómeros son fundamentales para proteger la planta durante la digestión o mejorar la digestión de las presas, explicaría por qué estos compuestos han persistido independientemente de la morfología de la trampa".

Los metabolitos secundarios como herramienta para la taxonomía

Si bien Hatcher y sus colegas han identificado muchos metabolitos diferentes, también hay algunas sustancias químicas compartidas entre diferentes especies. El desarrollo de diferentes metabolitos secundarios podría conducir a la especiación a medida que las plantas desarrollan nuevas herramientas para atraer y tratar con sus presas. Pero también examinar la participación de las especies de metabolitos puede ayudar a revelar las relaciones evolutivas entre las plantas.

“Presumimos que la diversidad de metabolitos proporcionó un mecanismo para la evolución de la carnivoría en las plantas”, concluyen los autores, “y que esta diversidad continua facilita la evolución rápida hacia nuevos entornos. Debido a las múltiples veces que el carnívoro ha evolucionado de forma independiente y la restricción general de las plantas carnívoras a ambientes de alto estrés, estas plantas son un sistema ideal para investigar si la diversidad metabólica puede haber sido o es una forma de que los nuevos rasgos evolucionen y se mantengan”.