Las plantas necesitan estar expuestas a la luz solar para convertir el dióxido de carbono en hidrocarburos. Junto con los fotones azules y rojos que necesitan, también hay balas de luz UV-B. UV-B puede dañar el tejido biológico y el ADN. Si bien la capa de ozono absorbe la mayor parte de los rayos UV-B, llegan suficientes a la superficie de la Tierra como para causar un problema. La primera parte de una planta que golpea UV-B es la cutícula, una película que cubre la epidermis. Si bien se ha trabajado mucho sobre cómo la cutícula reduce la pérdida de agua, protege contra los patógenos o apoya a una planta, pocas personas han estudiado cómo interactúa con los rayos UV-B. Ana González Moreno y sus colegas han publicado un estudio en Nature Communicationsmostrando cómo los compuestos fenólicos en la cutícula pueden proteger una planta de los rayos UV-B.
Los fenoles, o fenólicos, son un tipo particular de compuesto orgánico que lleva al extremo la capacidad del carbono para unirse consigo mismo. El carbono puede formar largas cadenas llamadas polímeros, y una columna vertebral de átomos de carbono puede contener varios grupos químicos para formar moléculas complejas. Los fenoles son lo que sucede cuando esta columna vertebral se curva sobre sí misma para formar un anillo, con una parte del anillo que contiene un grupo hidroxilo (-OH).
González Moreno y sus colegas notaron que si bien hay muchos ácidos fenólicos en la cutícula, los ácidos cumarico, cafeico y ferúlico tienen un grupo acilo que puede estar en formación trans o cis. Este etiquetado significa que los ácidos tienen los mismos átomos, pero difieren ligeramente en la forma en que están dispuestos.
Los científicos utilizaron espectroscopía de absorción transitoria para ver cómo estos compuestos fenólicos interactuaban con UV-B. Golpearon una epidermis con fotones UV-B y examinaron qué luz emitía la epidermis en respuesta. El equipo descubrió que sucedía algo extraño cuando los rayos UV-B golpeaban los fenoles en la configuración trans.
“Los ácidos cinámicos presentes en las cutículas tienen una estructura molecular aromática conjugada con un doble enlace que absorbe la radiación, especialmente del espectro UV-B. La molécula absorbe energía y gira instantáneamente”, dijo la coautora Eva Domínguez. en un comunicado de prensa.
Cuando UV-B golpea la molécula, se necesita energía para cambiar a una nueva configuración. Este cambio es extremadamente rápido. Las mediciones muestran que tarda menos de una millonésima de segundo. Si esto fuera todo, las plantas necesitarían un suministro constante de compuestos fenólicos como escudos contra los nuevos fotones UV-B. Sin embargo, la nueva configuración no es estable y esta inestabilidad ayuda a la planta.
La molécula reconfigurada emite la energía que obtuvo de la luz ultravioleta a medida que regresa a su estado inicial. Cuando esto sucede, la energía se libera en una longitud de onda más larga, convirtiendo efectivamente la luz ultravioleta en calor que causa mucho menos daño. Una vez que la molécula se ha reiniciado, está lista para absorber otro fotón UV.
González Moreno y sus colegas escriben que estos ácidos fenólicos aparecen en las cutículas de todo el reino vegetal, con p-El ácido cumárico es muy común. También señalan que los paleontólogos han identificado p-Ácido cumárico en cutículas de plantas fósiles.
Lo que hace que los compuestos sean tan útiles como escudos es su selectividad. Reaccionan a la luz ultravioleta, pero no a la luz visible. Eso significa que los fotones rojos y azules que las plantas necesitan para la fotosíntesis pueden pasar.
LEA EL ARTÍCULO:
González Moreno, A., de Cózar, A., Prieto, P., Domínguez, E. y Heredia, A. (2022) “Mecanismo sin radiación de desactivación UV por fenoles de cutícula en plantas,” Comunicaciones de la naturaleza, 13(1), https://doi.org/10.1038/s41467-022-29460-9
