La vejez prematura de la semilla del sauce
Algunas semillas luego de ser liberadas de la planta madre pueden vivir cientos de años; las de sauce, en cambio, duran solo unos pocos días. La clave de ese envejecimiento prematuro reside en varias características atípicas. Con este conocimiento, investigadores de la Facultad de Exactas desarrollaron métodos para rejuvenecerlas.
Ningún ser vivo puede escapar a la vejez y la muerte. Es un destino inexorable. Pero a algunos les llega antes, como a algunas semillas. Mientras que las de muchas especies pueden perdurar cientos de años, a las semillas de álamos y sauces les tocó la triste suerte de no subsistir más que unos pocos días luego de separarse del fruto.
Estos árboles representan especies forestales muy difundidas en la Argentina, en especial en la región del Delta del Paraná. Tienen la ventaja de resistir los períodos de anegamiento, y su madera es apta para variados usos. Y, si bien pueden reproducirse a partir de brotes, la conservación de sus semillas es importante para el mejoramiento genético. Por ello, la pregunta inevitable es por qué envejecen tan pronto.
Factor de supervivencia
La semilla es fundamental para la vida de las plantas, de hecho, sin ellas no podrían reproducirse. Y los bosques dependen de ellas para su regeneración. Precisamente constituyen el recurso que han desarrollado las plantas para poder sobrevivir en épocas secas. “La semilla es un embrión, protegido por tejidos maternos que le aportan protección y alimento”, explica la doctora Sara Maldonado, profesora en el Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la Universidad de Buenos Aires. Y prosigue: “Es una estructura muy diferente a la de las esporas de las algas. La espora es unicelular; en cambio, la semilla está formada por numerosas células organizadas en diversos tejidos y órganos”.
Gracias a las semillas, las plantas pudieron colonizar regiones muy diversas del planeta. “Ello significó poder resistir períodos de sequía más o menos prolongados. En las zonas de clima muy seco, como en los desiertos, algunas plantas tienen un ciclo de vida corto; cuando llueve, estas plantas brotan rápidamente, florecen, fructifican, liberan sus semillas y mueren. Las semillas yacen durmientes en el suelo hasta que la próxima lluvia les permita germinar”, destaca Maldonado.
Mientras que las hojas de cualquier especie poseen un 90 por ciento de agua, en la mayoría de las semillas el contenido de humedad no supera el 10 por ciento. En ese estado pueden vivir muchísimos años. Sin embargo, las semillas de sauce, luego de ser liberadas al ambiente, no sobreviven más de dos semanas, al término de la cuales, pierden la viabilidad, es decir, no pueden desarrollarse.
Pero ¿de qué depende que una semilla viva mucho o muera tempranamente? El equipo formado por Horacio Maroder, docente la Universidad de Luján, Sara Maldonado y Gonzalo Roqueiro, investigador del INTA Castelar, y doctorado en Exactas, han estudiado en detalle los procesos que ocurren durante el almacenamiento de las semillas del sauce y en el momento en que se inicia su germinación.
Desde el vamos, las semillas de sauce son diferentes de las demás, porque los embriones son verdes, mientras que en la mayoría de las especies ellos son blancos. Toda semilla, como tiene que vivir mucho tiempo fuera de la planta, reduce la cantidad de agua en su interior y desactiva la maquinaria celular encargada de realizar la fotosíntesis, es decir, la fábrica (los cloroplastos) y un componente central (la clorofila). Cuando pierden la clorofila, se vuelven blancas. La semilla de sauce, en cambio, mantiene la clorofila y los cloroplastos. Pero mantener ese verdor le cuesta muy caro.
Semillas de sauce
Hacer frente a la sequía
Soportar la falta de agua es fundamental para cualquier semilla, pero no todas tienen el mismo aguante. Algunas, como las del palmito o la araucaria, no logran sobrevivir con una humedad inferior al 30 o 40 por ciento. Se las denomina “recalcitrantes”, porque se obstinan en morir si no hay suficiente humedad. En cambio, las semillas más comunes, como las del poroto, el maíz y la soja, simplifican toda su estructura para sobrellevar niveles de humedad menores del 10 por ciento. Estas son llamadas “ortodoxas”, y pueden vivir muchos años.
La semilla del sauce no se alinea con ninguno de los dos grupos. Si bien soporta niveles muy bajos de humedad, vive poco. “Eso fue lo que nos llamó la atención: se comporta como ortodoxa pero su vida no es muy extensa”, afirma Maroder. Y así fue cómo estos investigadores se interesaron por el sauce. Todos los años van al Delta a buscar semillas de sauce para formar la colección anual.
“Traemos las ramas, con los frutos cerrados, y las ponemos en mesadas. Cuando las cápsulas explotan y salen las semillas, las dejamos unas horas para que reduzcan el contenido de agua y se equilibre con la del ambiente, las recogemos en tubos de plástico y las llevamos a una temperatura de 80 grados bajo cero. De esa forma, la semilla puede vivir más de diez años”, relata la doctora Maldonado, y agrega: “Pero en la naturaleza, la semilla envejece en solo unas pocas semanas”.
Explosión de radicales libres
Cualquier semilla, cuando es liberada del fruto y cae en el suelo, vive un tiempo hasta que se den las condiciones para poder germinar. Entonces empieza a absorber agua, se hincha, rompe la cubierta y emergen la raíz y el brote. Pero en los instantes previos a la germinación la semilla dispara una reacción defensiva contra eventuales microorganismos, que se denomina “estallido oxidativo”. De este modo, se genera una buena cantidad de radicales libres, moléculas que son beneficiosas porque eliminan a los invasores que pudieran haber colonizado a la semilla durante el almacenamiento, aunque también reaccionan con los tejidos propios y los destruyen.
La abundancia de radicales libres en la etapa previa a la germinación resulta beneficioso para muchas semillas, que luego comienzan a germinar con vigor. Sin embargo, no es bueno para la semilla de sauce. En efecto, afirma Roqueiro: “En semillas de otras especies frenamos la explosión de radicales libres y vimos que no germinaban. En cambio, en el sauce ocurre todo lo contrario”.
Además, si los investigadores las hacían germinar sin ningún tratamiento previo, las plantas eran “chiquitas y deformes”, pero “si se las trataba con antioxidante mostraban un crecimiento normal”.
Por otra parte, los investigadores vieron que la luz tenía algo que ver con la corta supervivencia de las semillas: cuando éstas eran expuestas a la luz, su vida se acortaba aún más. Lo que observaron fue que la luz activaba aún más la producción de radicales libres. “Vimos que la luz incidía sobre la clorofila”, explica el investigador.
Cóctel fatal
Ahora todo cerraba, y podía explicarse por qué el daño generado por los radicales libres es mayor en las semillas de sauce. El responsable: un cóctel fatal de clorofila, luz y oxígeno. “En primer lugar, estas semillas, a diferencia de las de otras especies, tienen una gran cantidad de clorofila y cloroplastos. La clorofila es una de las principales fuentes generadoras de radicales libres. En este caso, la clorofila se activa por la acción de la luz, pero esa energía que se genera no sigue la cadena de la fotosíntesis, sino que va directo al oxígeno, entonces se produce una mayor cantidad de radicales libres”, detalla Maroder.
“Cuando se miden los radicales libres, éstos poseen una actividad mucho mayor de lo que sucede en las semillas de otras especies, que no tienen cloroplastos ni clorofila”, subraya Roqueiro.
En los tejidos hidratados de la mayoría de los organismos vivos, cuando hay un exceso de radicales libres, las células producen enzimas antioxidantes que contrarrestan el efecto nocivo de aquéllos. Pero en el caso de la mayoría de las semillas, como los tejidos están deshidratados, la actividad antioxidante está limitada.
En síntesis, en la semilla del sauce se genera mayor cantidad de radicales libres y, además, el sistema enzimático antioxidante no opera.
Los cloroplastos poseen abundancia de ácidos grasos del tipo omega 3 y 6, que son un blanco de ataque predilecto de los radicales libres, al igual que la clorofila. “Los cloroplastos generan radicales libres y, a su vez, son un blanco de ataque para éstos”, dice Roqueiro.
Todos estos procesos hacen que la semilla de sauce se vea más afectada que otras semillas a la acción de los radicales libres y, por esta razón, su vida sea más corta. Pero la especie ha desarrollado algunas estrategias para sobrevivir. Por ejemplo, producir gran cantidad de semillas. Además, las ramas tienen capacidad de enraizar por lo que, si cae una rama de árbol, también puede formar raíces generando una nueva planta. Son estrategias para compensar la escasa longevidad de la semilla.
Roqueiro observó que el daño producido por los radicales libres se produce de afuera hacia adentro, lo que evidencia que se trata de un proceso generado por la acción de la luz, lo que se denomina “fotooxidación”.
Llegar a conocer los procesos que se llevan a cabo en el interior de la semilla ha permitido a los investigadores idear una técnica que permite atenuar el efecto de los radicales libres. Así es que, antes de ponerlas a germinar, las someten a una hidratación controlada. De este modo lograron revertir el envejecimiento de las semillas y obtener plántulas más vigorosas.
Mediante esa hidratación controlada, se retarda un poco la germinación, y se le da tiempo a la semilla para que repare los daños producidos por los radicales libres. Así, cuando germina, la plántula puede crecer con mayor fuerza.
