Analizan académicos las señales que envían las plantas a herbívoros

Como parte de un trabajo de colaboración internacional interdisciplinaria, académicos de la UNAM investigaron si las señales que manda una planta ayudan o no a los herbívoros a encontrar su alimento.

Se trata de un estudio sobre los patrones de la producción de compuestos volátiles emitidos por el conjunto de las plantas del bosque tropical caducifolio de la costa de Jalisco y la presencia de los herbívoros que se alimentan de ellas, cuyos resultados fueron publicados recientemente en la revista Science en el artículo “Information arms race explains plant-herbivore chemical communication in ecological communities”.

Utilizando un modelo de teoría de la información propuesto por Shannon en 1948, que se basa en determinar qué tan certera es la transmisión de un mensaje entre dos interactuantes, se evaluó si los compuestos emitidos por las plantas podían identificar qué oruga se alimentaba de ella, es decir si las señales que manda una planta ayudan o no a los herbívoros a elegirla o descartarla como comida.

Este proyecto es parte de un trabajo de colaboración internacional interdisciplinaria; hubiera sido imposible de realizar sin la infraestructura de la Estación de Biología de Chamela del Instituto de Biología de la UNAM.

Los resultados de la indagación en la que participaron Karina Boege, del Instituto de Ecología; Ek del Val de Gortari, del Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, y Alejandro Zaldívar, del Instituto de Biología, son muy novedosos, pues mediante simulaciones de diferentes escenarios de evolución de distintos compuestos volátiles por la aparición de mutaciones –considerando la probabilidad de que éstas persistan en las poblaciones en función de sus beneficios para las especies– fueron capaces de predecir cuál es la configuración de los volátiles que se detectaron en la comunidad de plantas de Chamela, y cómo se asocian con los herbívoros.

Las plantas son conocidas por despedir una gran cantidad de compuestos volátiles que percibimos como diferentes aromas; por ejemplo, es fácil pensar en la diferencia de olor entre la albahaca y el romero y eso nos permite distinguir un condimento del otro. Lo mismo pasa con los insectos. En particular, los herbívoros pueden detectar olores (o decodificar las señales emitidas por las plantas) para localizar a sus plantas alimento, ya que no pueden consumir cualquiera, pues estos químicos muchas veces son tóxicos para los herbívoros, o al menos pueden entorpecer su digestión.

La paradoja es que las plantas quisieran pasar desapercibidas para no ser comidas, pero no pueden dejar de producir estos químicos, porque además de representar defensas, también les sirven para atraer a depredadores y parasitoides, quienes consumen a sus herbívoros. Así, mientras las plantas necesitan evitar ser ubicadas por sus herbívoros con olores fáciles de distinguir (o información fácil de decodificar) a éstos les conviene encontrar sus plantas alimento lo más pronto (con información lo más clara posible); por ello, mantienen una relación antagonista.

Nuevos compuestos

Como conclusión de este trabajo de investigación, los modelos apuntan a que las plantas buscan producir nuevos compuestos continuamente para tratar de pasar desapercibidas (maximizando la incertidumbre de la información) mientras que los herbívoros mejoran sus capacidades para identificar el conjunto de volátiles característicos del alimento preferido (minimizando la incertidumbre). Estos resultados demuestran que los conflictos en la transmisión de información son capaces de explicar los vastos perfiles de compuestos volátiles de las plantas y las restringidas dietas de los herbívoros que se observan en la naturaleza.

El marco teórico que utilizaron los expertos conecta explícitamente, por primera vez, conque las dinámicas coevolutivas entre plantas y herbívoros con sus redes de interacción pueden reflejarse en patrones comunitarios dentro de las redes planta-herbívoros, demostrando que no sólo compuestos específicos producidos por las plantas son importantes para la evolución de la especialización, sino que más bien el conjunto de todos los químicos emitidos por las plantas se vuelven relevantes para desinformar a sus herbívoros.

Este proyecto interdisciplinario hubiera sido imposible de realizar sin la infraestructura de la Estación de Biología de Chamela del Instituto de Biología de la UNAM. Estos espacios son fundamentales para hacer investigación a largo plazo; es así como la labor y compromiso de la Universidad Nacional para apoyar los estudios de campo rinden frutos.