Esta Venus atrapamoscas mutante perdió misteriosamente su capacidad de “contar”

En 2011, un horticultor llamado Mathias Maier se topó con un mutante inusual de Venus atrapamoscas, una planta carnívora que atrapa y se alimenta de insectos. Los científicos descubrieron recientemente que la Venus atrapamoscas típica en realidad puede “contar” hasta cinco, lo que provocó más investigaciones sobre cómo la planta logra esta notable hazaña. La trampa para moscas mutante podría tener la clave. Según un nuevo artículo publicado en la revista Current Biology, esta trampa para moscas mutante no se cierra en respuesta a la estimulación como las típicas trampas para moscas de Venus.

“Obviamente, este mutante ha olvidado cómo contar, por eso lo llamé Discalculia (DYSC)”, dijo el coautor Rainer Hedrich, biofísico de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Baviera, Alemania. (Anteriormente se había llamado “ERROR”).

Como informamos anteriormente, la Venus atrapamoscas atrae a su presa con un agradable aroma afrutado. Cuando un insecto se posa en una hoja, estimula los pelos gatillo altamente sensibles que recubren la hoja. Cuando la presión se vuelve lo suficientemente fuerte como para doblar esos pelos, la planta cerrará sus hojas y atrapará al insecto adentro. Los cilios largos agarran y mantienen al insecto en su lugar, al igual que los dedos, a medida que la planta comienza a secretar jugos digestivos. El insecto se digiere lentamente durante cinco a 12 días, después de lo cual la trampa se vuelve a abrir, liberando la cáscara seca del insecto al viento.

En 2016, Hedrich dirigió el equipo de científicos alemanes que descubrió que la trampa para moscas de Venus podía “contar” la cantidad de veces que algo toca sus hojas cubiertas de pelo, una habilidad que ayuda a la planta a distinguir entre la presencia de una presa y una pequeña nuez o piedra, o incluso un insecto muerto. Los científicos aplicaron pulsos mecanoeléctricos de diferentes intensidades a las hojas de las plantas de prueba y midieron las respuestas. Resulta que la planta detecta ese primer “potencial de acción”, pero no se cierra de inmediato, esperando hasta que un segundo golpe confirma la presencia de la presa real, momento en el que la trampa se cierra.

Pero la Venus atrapamoscas no se cierra del todo y produce enzimas digestivas para consumir a la presa hasta que los pelos se activan tres veces más (para un total de cinco estímulos). Los científicos alemanes compararon este comportamiento con la realización de un análisis rudimentario de costo-beneficio, en el que los estímulos desencadenantes ayudan a Venus atrapamoscas a determinar el tamaño y el contenido nutricional de cualquier presa potencial que lucha en sus fauces y si vale la pena el esfuerzo. De lo contrario, la trampa liberará todo lo que haya sido atrapado en aproximadamente 12 horas.

En 2020, científicos japoneses alteraron genéticamente una Venus atrapamoscas para que brille de color verde en respuesta a la estimulación externa, lo que arrojó pistas importantes sobre cómo funciona la “memoria” a corto plazo de la planta. Introdujeron un gen para una proteína sensora de calcio llamada GCaMP6, que se ilumina en verde cada vez que se une al calcio. Esa fluorescencia verde permitió al equipo rastrear visualmente los cambios en las concentraciones de calcio en respuesta a la estimulación de los pelos sensibles de la planta con una aguja.

Los resultados respaldaron la hipótesis de que el primer estímulo desencadena la liberación de calcio, pero la concentración no alcanza el umbral crítico que indica que la trampa se cierra sin una segunda afluencia de calcio de un segundo estímulo. Sin embargo, ese segundo estímulo tiene que ocurrir dentro de los 30 segundos, ya que las concentraciones de calcio disminuyen con el tiempo. Si transcurren más de 30 segundos entre el primer y el segundo estímulo, la trampa no se cerrará. Por lo tanto, el aumento y la disminución de las concentraciones de calcio en las células de la hoja realmente parecen servir como una especie de memoria a corto plazo para la trampa para moscas de Venus, aunque no está claro cómo funcionan las concentraciones de calcio con la red eléctrica de la planta.

Ese no parece ser el caso con DYSC, aunque por lo demás es “esencialmente indistinguible” de las trampas para moscas de Venus en la naturaleza. DYSC no se cierra en respuesta a dos estímulos sensoriales, ni procesa a su presa en respuesta a estímulos adicionales. Naturalmente, Hedrich et al. quería saber por qué. Compraron atrapamoscas Venus silvestres y las trampas para moscas DYSC mutantes y realizaron experimentos paralelos: estimularon mecánicamente las plantas y midieron los potenciales de acción, y rociaron las plantas con una hormona de contacto llamada ácido jasmónico, que es crucial para el procesamiento de presas.

Hedrich y su equipo encontraron que la mutación no parecía afectar ni el potencial de acción ni la señal de calcio subyacente en la primera etapa de dos recuentos del proceso. Los potenciales de acción se disparan, pero la trampa no se cierra de golpe, lo que sugiere que se está suprimiendo la activación táctil de la señalización del calcio. Además, los científicos sospecharon de un defecto que afectaba la decodificación de la señal de calcio. La administración de ácido jasmónico no solucionó el problema de la falla del cierre rápido de la trampa, pero restauró la capacidad de procesar presas.

La coautora Ines Kreuzer luego examinó los patrones de expresión génica en los genes mutantes para detectar cualquier cambio que pudiera explicar esto. Pudo reducir a los posibles sospechosos a unos pocos componentes decodificadores, que se unen al calcio y posteriormente modifican ciertas proteínas efectoras, en particular una enzima llamada LOX3, que desempeña un papel vital en la biosíntesis del ácido jasmónico. El siguiente paso es observar más de cerca las proteínas modificadas y cambiar su actividad cuando la presa entra en contacto con DYSC. “De esta manera, queremos cerrar el círculo y averiguar qué hace la planta para distinguir los números entre sí, es decir, cómo cuenta”, dijo Hedrich.

DOI: Biología actual, 2023. 10.1016/j.cub.2022.12.058 (Acerca de los DOI).

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