¿Por qué las plantas no necesitan protección solar?
Las plantas no tienen forma de salir del sol a la sombra, entonces, ¿cómo evitan el daño de la luz UV-B? La respuesta está en la cutícula, la capa más externa de una planta.
Las plantas necesitan exposición a la luz solar para convertir el dióxido de carbono en hidrocarburos. Además de los fotones azules y rojos necesarios, también hay esferas 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, alcanza la superficie de la tierra lo suficiente 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 sostiene una planta, pocas personas han estudiado cómo interactúa con los rayos UV-B. Ana González Moreno y sus colegas han publicado un estudio en comunicación de la naturalezamostrando cómo los compuestos fenólicos en la cutícula pueden proteger una planta de los rayos UV-B.
Los fenoles, o fenoles, son un tipo especial de compuesto orgánico que lleva al extremo la capacidad del carbono para combinarse consigo mismo. El carbono puede formar largas cadenas llamadas polímeros, y una columna vertebral de átomos de carbono puede contener diferentes grupos químicos para formar moléculas complejas. Los fenoles son lo que sucede cuando esta columna vertebral se dobla sobre sí misma para formar un anillo, y parte del anillo contiene un grupo hidroxilo (-OH).
González Moreno y sus colegas notaron que mientras muchos ácidos fenólicos están presentes en la cutícula, los ácidos cumárico, cafeico y ferúlico tienen un grupo acilo que puede estar en forma trans o cis. Esta designación significa que los ácidos tienen los mismos átomos pero difieren ligeramente en su disposición.
Los científicos utilizaron la espectroscopia de absorción transitoria para ver cómo estos compuestos fenólicos interactúan con los rayos UV-B. Golpearon una epidermis con fotones UV-B y estudiaron 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 la cutícula tienen una estructura molecular aromática conjugada con un doble enlace que absorbe la radiación, particularmente en el espectro UV-B. La molécula absorbe energía y gira inmediatamente”, 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 eso fuera todo, las plantas necesitarían un suministro constante de fenoles como escudo contra los nuevos fotones UV-B. Sin embargo, la nueva configuración no es estable y esta inestabilidad ayuda a la planta.
La molécula reconfigurada libera la energía obtenida de la luz ultravioleta mientras regresa a su estado original. En este caso, la energía se libera a una longitud de onda más larga, convirtiendo efectivamente la luz ultravioleta en calor que causa mucho menos daño. Una vez que la molécula se restablece, está lista para absorber otro fotón UV.
González Moreno y colaboradores escriben que en el reino vegetal estos ácidos fenólicos aparecen en las cutículas pag-El ácido cumarico es muy común. También señalan que los paleontólogos han identificado pag-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. Esto significa que los fotones rojos y azules que las plantas necesitan para la fotosíntesis pueden pasar.
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González Moreno, A., de Cózar, A., Prieto, P., Domínguez, E. y Heredia, A. (2022) “Mecanismo no radiativo de desactivación de UV por fenoles de cutícula en plantas”, Nature Communications, 13( 1), https://doi.org/10.1038/s41467-022-29460-9