Comunicación entre especies: metabolitos secundarios como lenguaje secreto de la naturaleza
Por Doctor Oscar Guillermo Rebolledo Prudencio*
Un Mundo de señales diminutas. Imaginemos, por un instante, que cada planta, animal y microbio (bacterias, hongos, virus) tiene un “teléfono químico” oculto. Con ese teléfono, envían y reciben mensajes: “Estoy aquí”, “Necesito comida”, “Ayúdame a protegerme”. Muchas de esas señales son moléculas pequeñas -metabolitos secundarios, compuestos orgánicos volátiles (VOCs, de sus siglas en inglés) o siRNAs (RNAs pequeños interferentes, de sus siglas en inglés)- que actúan como mensajeros. A pesar de lo pequeño que son, el alcance puede verse reflejado en la salud de la planta, del ser humano y de los ecosistemas.
En todas las células de microorganismos, plantas y animales existe un metabolismo central: glucosa, aminoácidos, ácidos grasos, etcétera. Pero este, a su vez, genera la producción de metabolitos secundarios: moléculas que no son esenciales para la vida, pero sí útiles para la interacción con su entorno, incluidos otros organismos. Podemos imaginar que los metabolitos secundarios son “mensajes encriptados” que un microorganismo envía para comunicarse con su entorno: “aquí estoy”, “déjame colonizar”, “voy a defenderme”, “únete conmigo”.
Por ejemplo, muchas bacterias y hongos liberan sideróforos -moléculas que secuestran el hierro del suelo-, en las raíces de las plantas. Esto beneficia al microbio, pero también puede ayudar a las plantas a absorber el hierro, ya que no está disponible para ellas debido a su baja solubilidad. Por otro lado, otros hongos producen antibióticos para inhibir a sus competidores, como una estrategia de defensa química y de competencia microbiana. Las plantas, por su parte, liberan metabolitos secundarios, como flavonoides (metabolitos que atraen insectos y depredadores que protegen a la planta) y fotosintatos (azúcares producidos por la fotosíntesis), para atraer bacterias beneficiosas como las rizobacterias fijadoras de nitrógeno. Es como si la planta enviara un mensaje: “Vengan, aquí hay alimento”. Así, estos metabolitos secundarios constituyen la base de un lenguaje químico entre especies: quien puede “leer” el mensaje reacciona y responde.
En este sentido, los VOCs: “El Iphone” del Mundo microbiano, son metabolitos secundarios que no se quedan en el suelo ni en la planta, sino que se evaporan y se dispersan por el aire: los VOCs. Pensemos en ellos como señales de radio que pueden ser captadas a distancia. Un microorganismo del suelo puede emitir un VOC que, al difundirse, llegue hasta las raíces de plantas vecinas e induzca defensas: la planta percibe ese aroma químico y “se prepara” contra posibles patógenos. Del modo inverso, algunas plantas estresadas liberan volátiles que atraen microorganismos beneficiosos o insectos depredadores de plagas. En otras palabras, los VOCs permiten la comunicación aérea entre suelos e incluso con seres vivos más grandes.
Estos “mensajes volátiles” son extremadamente eficaces para alertar a distancia. En un bosque, si una planta está siendo atacada por un insecto, podría liberar un grupo de VOCs que “avisa” a otras plantas cercanas o a microbios del suelo: “Alerta, hay un invasor”. En el cuerpo humano, por la microbiota intestinal también se han identificado moléculas volátiles producidas por microorganismos que afectan la función del sistema inmunológico o la comunicación metabólica. Por ejemplo, en la obesidad se han identificado metabolitos producidos por microbios que juegan un papel en la comunicación entre la microbiota intestinal y los tejidos humanos, influyendo en las señales metabólicas.
Además, hay moléculas de naturaleza nucleótida llamadas siRNAs, las cuales, tienen una función reguladora. Son moléculas de RNA (ácido ribonucleico) muy pequeñas (21-24 nucleótidos) que actúan como reguladoras en la expresión génica en las células: se emparejan con RNAm (mensajeros de genes) y controlan qué genes se traduzcan o no. En la última década, se ha visto que los siRNAs pueden cruzar barreras entre especies; es decir, que los microorganismos podrían influir en la expresión génica de la planta (o incluso del humano) mediante la transferencia o inducción de siRNAs. Se habla de “siRNAs interespecie”, toda esta comunicación sería para obtener un beneficio; relación simbiótica, patogénica o de resistencia. Una analogía sería: imagina que cada organismo tiene un conjunto de manuales de instrucciones (genes) con pestañas (RNAm) que dicen: “Este capítulo se activa”.
Los siRNAs son como clips que sujetan esas pestañas para que no se lean. Si un microbio logra “colocar clips” en el manual de la planta, puede silenciar ciertos capítulos. Eso implicaría que los microorganismos podrían regular genes de la planta huésped o del huésped humano para permitir la interacción entre las especies. Los siRNAs son mensajes genéticos entre especies.
Finalmente, ¿por qué importa esta conversación química? Entender esta comunicación entre especies tiene implicaciones enormes:
En agricultura sustentable, podríamos diseñar microbios benéficos que “susurren” a las plantas: “Crece fuerte, resiste a los patógenos”, en lugar de usar pesticidas.
En salud humana, podríamos manipular la microbiota para que sus señales metabólicas promuevan el bienestar, prevengan enfermedades metabólicas o modulen el sistema inmune. En ecología, comprender estos diálogos químicos ayuda a descifrar cómo las comunidades biológicas (plantas, hongos y bacterias) coexisten y coevolucionan.
Para conocer más sobre el tema del presente texto, puede consultarse el siguiente enlace: https://academic.oup.com/plphys/article/179/4/1343/6116577
*Profesor e investigador de la Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias de la Universidad de Colima.
Las opiniones expresadas en este texto periodístico de opinión, son responsabilidad exclusiva del autor y no son atribuibles a El Comentario.
