#HorizonteAntártida La Aventura de la Ciencia (14) Fotosíntesis extrema: cómo algunas plantas resisten el estrés climático en la Antártida

#HorizonteAntártida La Aventura de la Ciencia (14) Fotosíntesis extrema: cómo algunas plantas resisten el estrés climático en la Antártida

* Completando lagunas de conocimiento para la Biología Evolutiva. Especial para Efeverde, por @ValentínCarrera, a bordo del Hespérides.- Navegando el Drake, se sientan frente a mí en el comedor del Hespérides, a estas horas vacío y tranquilo, dos biólogos mallorquines, Jaume Flexas y María José Clemente, para intentar explicarme —y lo consiguen; cosa distinta es que yo logre transmitirlo bien— la importancia que tiene para la Humanidad la tolerancia al estrés de unas delicadas plantas, muy pocas especies, que consiguen vivir, o mejor sobrevivir en el inclemente medio de la Antártida.

Me gusta la expresión «tolerancia al estrés» aplicada a la botánica; hasta oírla en boca de Jaume, pensaba que solo nos estresábamos los autónomos y los funcionarios. La clave es relacionar los conocimientos, decía Humboldt, y el lenguaje transversal nos ayuda a establecer nuevas relaciones: un tuit se viraliza, un musgo tiene estrés, una vocación científica florece.

La hipótesis de partida es la siguiente: en las plantas, existe una correlación entre la fotosíntesis y la tolerancia al estrés. Cuanto más productiva es una especie —realiza más fotosíntesis—, es menos resistente, y viceversa. Pensemos en el maíz, el tomate o la vid, especies bien estudiadas (por su interés económico): se cultivan en zonas extensas propicias, poco estresantes, por lo que son muy productivas, pero muy poco resistentes, vulnerables a una plaga, una niebla, cualquier alteración. Muy productivas, poco resistentes.

fotosíntesis plantas Antártida

Fotosíntesis extrema

Por el contrario, hay especies como los musgos y líquenes, poco productivos pero capaces de resistir, no una niebla baja —capaz de quemar la cosecha de tomates—, sino una invernada polar. Como no se comen (su valor económico es nulo), estas plantas han sido poco estudiadas. Uno de tantos agujeros negros de la ciencia, cuyas prioridades también dictan los mercados. Más concreto, lo desconocemos casi todo sobre los musgos y líquenes de la Antártida, que son sin embargo de alto interés científico por su hábitat extremo, límite.

Otro equipo español —liderado por Leopoldo García Sancho, Universidad Complutense—, trabaja desde hace más de veinte años sobre líquenes: el estudio de su fisiología, añade Flexas, nos da información sobre cómo mejorar los cultivos adaptándose a los cambios, incluido el actual cambio climático.

Volvamos al estrés: todas las plantas están sometidas climático o ambiental de naturaleza abiótica (sin vida; un estrés biótico sería, por ejemplo, una plaga): calor, frío, agua, nutrientes, radiación. Sometidas a este entorno, unas plantas se especializan en producir (la frondosa, abundante y frágil lechuga) y otras en resistir, aguantar hasta el límite, bajo cero o a 40º, ya sea en el desierto o en la Antártida: son las plantas «sherpa».

Los fisiólogos miden la correlación productividad/resistencia mediante la tasa de fotosíntesis, que ya estudiábamos en el bachillerato, pero conviene recordar: las plantas capturan CO2 y lo convierten en oxígeno, por eso nos gustan y sientan bien los bosques oxigenados. Para medir la fotosíntesis, el equipo desplazado a la base española en Isla Livingston —María José Clemente Moreno, Rafael Coopman Ruiz-Tagle, Javier Gulías y Jaume Flexas; además de Marc Carriquí y el gallego Xurxo Gago en Isla Rey Jorge—, selecciona lugares sometidos de modo permanente a determinado estrés: muestrean en distintos lugares del mundo, desde los Andes a Australia, o Tierra de Fuego, donde han permanecido algunas semanas, recorriendo 2.000 kms. por las islas patagónicas en una roulotte. Pero ningún lugar más extremo que la Antártida, como ocurre en otras disciplinas; de ahí que podamos hablar siempre del Gran Laboratorio.

fotosíntesis plantas Antártida

Javier Gulías procesando muestras.

Cuando hablamos aquí de la Antártida, los lectores saben que nos referimos solo a la pequeña parte que se deshiela durante el verano austral: no existe vida vegetal, es decir, no existe vida en la mayor parte del continente, allí donde el hielo es eterno, o al menos la eternidad se cuenta por millones de años. Solo en zonas como la Península Antártica y las Shetland del Sur (donde están las bases españolas), algunas partes se deshielan y en el breve paréntesis del verano, tres meses escasos, florecen musgos y líquenes y dos especies de plantas vasculares (las que tienen raíz, tallo y hojas), ¡solo dos!: Colobantus chitensis y Deschamsia antarctica.

Repensemos la biodiversidad: la Antártida no es el Amazonas; aquí la biodiversidad es un bien muy escaso. Necesitado de máxima protección (se entienden así mejor los rígidos protocolos medioambientales del Tratado Antártico). No hay más de mil especies en toda la Antártida; Flexas y María José estiman que no hay más de cien especies en Isla Livingston, de las que en esta campaña están muestreando apenas diez, en busca de tres parámetros.

Uno, ya mencionado, la tasa de fotosíntesis: la capacidad de fijación de CO2. Dos, la tolerancia al estrés, mediante un test en invernaderos de fabricación casera —el I+D+i artesanal tan socorrido entre nuestros investigadores: la necesidad agudiza el ingenio—. El test consiste en someter a la planta a un proceso de desecación intensiva; lo que hacen los productores de algas, a pequeña escala. En atmósfera cerrada, se reduce el agua de la planta a menos de 10% y luego la rehidratan con agua destilada. Algunas no resisten y su mueren: es el precio de la Ciencia para poder medir la interacción clorofila/luz (la capacidad de la clorofila para absorber luz, otro bien escaso en la Antártida); y producir la fotosíntesis. Esa capacidad se mide antes, durante y después de desecar y rehidratar. Y, en tercer lugar, toman muestras para su posterior estudio en laboratorio: cuando acaba el trabajo de campo, la campaña antártica sigue durante meses, a veces años, en los departamentos y laboratorios de todas las universidades que han enviado sus equipos. Añadamos que ninguna lechuga, tomate o arroz aguantaría una desecación del 90% de su agua: mueren sin remedio, mientras que todas las plantas australes sometidas a esa misma desecación resisten y sobreviven. Otra lección de la biodiversidad.

La hipótesis final sobre la que ahora trabaja el equipo de Flexas es que esta resistencia, si algún día fue respuesta a la necesidad de resistir durante tres meses de verano, ha evolucionado hasta convertirse en un rasgo estructural. El conocimiento de esta evolución, cómo la Naturaleza ha logrado desarrollar esta capacidad de resistencia extrema, es muy útil para comparar con la fisiología de otras plantas y animales. A largo plazo, los investigadores esperan saber cómo mejorar la tolerancia de otros cultivos a condiciones más adversas de las actuales, por ejemplo, en el escenario de un cambio climático potente, que ya sabemos que no existe, porque el presidente americano Donald Trump lo ha borrado de su mapa mental. Pero si, por azar o necesidad, se diera el cambio climático, bueno será conocer mejor la fisiología de las plantas, su capacidad de adaptación y tolerancia al estrés climático que se nos vendría encima. Que llueve ya sus lluvias ácidas sobre los campos y sobre nuestras cabezas.

fotosíntesis plantas Antártida

Caleta Argentina (Musgos, algas y vasculares).

Cierro el cuaderno de notas y miro de frente a Jaume y María José: además de todo este conocimiento nuevo, ¿qué os ha aportado la Antártida?

La ilusión de trabajar en el ambiente más extremo del planeta, por excelencia, el último refugio de la biosfera, no alterado. Desde que estábamos en la carrera, venir a la Antártida era un sueño, y se ha cumplido. Para nuestra especialidad, la Antártida es como las Galápagos para Darwin.

En dos palabras —concluye María José, con una sonrisa franca que realza la belleza de su rostro sereno—: ¡Es pectacular!

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