III. LA REGULACIÓN DE LA VIDA
UNA fuente perenne de regocijo para quienes aman la controversia
es la cuestión de quién fue el primero que encontró tal cosa o que anunció tal
concepto científico. Siempre que alguien asienta: "Fulano fue el primero en
afirmar que...", alguien más arguye: "Pero ya antes Perengano había escrito
que..." Pues bien, algunos afirman que Starling y Bayliss encontraron por primera
vez pruebas de que el organismo envía mensajes por medios químicos de uno a
otro órgano y dieron a los mensajeros el nombre de hormonas. Otros sostienen
que el primero en plantear el concepto, aunque no el nombre de hormonas, fue
Brown-Séquard.
Sin disputar precedencias digamos que a principios de este siglo se planteó en biología el problema de la coordinación del organismo por medio de productos químicos fabricados en alguna glándula, los que van a ejercer su acción en otra glándula o tejido del organismo. Un ejemplo bien conocido y de gran importancia es la insulina. Cuando se comen muchos azúcares o almidón, sube el nivel de glucosa en la sangre; de inmediato unas células del páncreas empiezan a fabricar insulina, hormona que va al hígado y lo estimula para convertir la glucosa en glucógeno de modo que el nivel de glucosa en la sangre se estabilice sin pasar de cierto límite. Cuando no se produce insulina se declara diabetes, que es una enfermedad muy seria.
Hacia 1925 se empezó a sospechar que el organismo vegetal también tiene una coordinación química; de hecho, esa coordinación es el único sistema de intercomnicación que tienen los vegetales, pues carecen de sistema nervioso, el que desempeña un papel tan importante en el organismo de los animales. Las primeras hormonas vegetales que se estudiaron fueron las llamadas auxinas; la acción que primero se les reconoció fue la de estimular el alargamiento de las células, que determina el crecimiento de la planta. También determinan el crecimiento direccional o tropismo: la luz destruye a las auxinas, de modo que si la planta se ilumina por un lado solamente, las células iluminadas van a carecer de auxinas y no se alargarán en tanto que las de lado sombrío sí lo harán; a consecuencia se producirá un crecimiento desigual, mayor en el lado oscuro, que hará que la planta muestre fototropismo o crecimiento hacia la luz. La demostración de la explicación teórica expuesta se efectuó mediante diversos experimentos que culminaron con el aislamiento y posterior identificación química de la principal auxina: el ácido indolacético. Estos experimentos acabaron con uno de los caballos de batalla de los vitalistas; quienes sostenían que las plantas crecen hacia la luz porque la necesitan para vivir —lo cual es cierto— por lo que su "fuerza vital" las hace buscarla— lo cual no es la explicación verdadera.
Las auxinas tienen, además, otros importantes efectos. Uno de ellos es activar la respiración elevando la energía utilizable por el organismo. También estimulan el proceso de diferenciación celular promoviendo el cambio de las células del embrión, todas iguales entre sí, para formar los tejidos y órganos que tienen el cuerpo de la planta.
Algunos años después de conocer las auxinas se conocieron las giberelinas. Éste es un numeroso grupo de hormonas que llevan mensajes relativos a la floración de la planta y que de modo no bien conocido y sin duda complicado interaccionan con otros factores para hacer que los árboles entren en letargo en otoño tardío y se activen en la primavera, acomodándose al ritmo estacional. En este acomodamiento hay una interacción con las abscisinas, hormonas que tienen relativamente poco tiempo de conocerse, que intervienen para hacer caer las hojas de otoño y luego mantienen a las yemas del árbol en letargo durante el invierno para que no mate el frío a los retoños por una brotación extemporánea. En igual forma las abscisinas causan el letargo de las semillas previniendo que los embriones inicien el desarrollo a fines de la época de calor o lluvia pues entonces el frío o la sequía matarían a la plantita que estaría demasiado pequeña para resistir el embate del clima; gracias a las abscisinas los embriones quedan dormidos hasta el regreso del buen tiempo —calor o lluvia—, que permitirá a la planta desarrollarse durante varios meses antes de que sobrevenga de nuevo el tiempo difícil.
Las citocininas son hormonas que promueven la división celular y en general causan un estado juvenil en la planta. Es una lástima que no actúen en los animales pues algunos podríamos usarlas.
Extrañamente, una molécula tan sencilla como el etileno tiene funciones hormonales, y entre otras cosas promueve la maduración de los frutos. El aforismo "una manzana podrida echa a perder la canasta tiene como base una observación real: los frutos sobremadurados forman y despiden etileno que penetra en los frutos cercanos y acelera su maduración.
Gracias a las hormonas que traen y llevan mensajes, la planta no es un conjunto de órganos autónomos sino un todo concertado, un sistema orgánico.
Las plantas sienten los cambios del ambiente, responden a ellos y se adaptan; y más les vale, pues ellas no pueden ir a pasar el invierno en la playa, y si no se adaptan, perecen. El agricultor siempre ha sabido esto, pero hasta hace poco tiempo no sabía nada más. Cuando los españoles vinieron a México, algunos deben haber traído semillas de manzano y al cabo del tiempo se dieron cuenta de que donde no hace frío en invierno el manzano no florece, ni da fruto aunque el árbol puede seguir con vida y crecer. El efecto invierno frío-floración del manzano obligó a poner los huertos de estos árboles y de otros pomáceos y drupáceos (peral, ciruelo, etc.) arriba de las altas sierras del centro de México; aun en el norte del país los huertos de manzano se encuentran en los valles altos y no en las partes bajas.
Todas las plantas "saben" cuándo hay luz y aprovechan su energía por medio de la clorofila que las capacita para hacer azúcar por fotosíntesis. Pero muchas plantas "saben" además si reciben muchas o pocas horas de luz y responden a ella. Cuando el frijol de soya recibe muchas horas de luz al día la floración se hace tardía en extremo, y cuando los días son cortos florece en muy corto tiempo. En cambio el lúpulo exige días con muchas horas de luz para florear y si no las recibe queda en estado vegetativo; por eso en los países intertropicales, donde todos los días del año tienen las mismas horas de luz y no son muchas (aproximadamente 12 en lugar de 16 o más en verano en Europa) no se puede cultivar lúpulo y las fábricas de cerveza, esa bienhechora bebida, deben importarlo de países con largos días veraniegos.
Para sentir la luz la planta debe tener una molécula fotorreceptora. Los estudios han puesto en claro que la clorofila es la que convierte la luz en azúcar, por así decirlo; pero es otra molécula, el fitocromo, la que convierte la luz en flor. En realidad el fitocromo solamente percibe la luz absorbiendo la energía de los fotones y lo que hace que se desarrollen las flores son las enzimas. Por tanto, entre fitocromo y enzimas debe existir una manera de relacionarse, un lazo de unión, un mensajero. Eso es precisamente lo que son las hormonas: intermediarios que ligan al receptor del estímulo con la molécula efectora. Ahora ya se tiene el cuadro completo:
Estímulo (luz) ® receptor
(fitocromo) ® intermediarios (hormonas) ® efector (enzimas) ®
respuesta (flor). |
Las hormonas transmiten el mensaje actuando sobre el ADN o el ARN reprimiemiendo o liberando los mensajes de los genes que son los que ordenan "hágase tal o cual enzima", como se explicó en el capítulo II.
Pero las hormonas no solamente pasan el mensaje sino que regulan el proceso. Hay diversas maneras de autorregulación. Las auxinas estimulan diversos procesos cuando están presentes en bajas concentraciones pero los deprimen en altas concentraciones, así que al acumularse frenan su acción por sí mismas. En otros casos la presencia de una hormona desencadena la acción de otra hormona de acción contraria y en otras ocasiones, en cambio, de acción complementaria. También existe autoregulación a nivel de las enzimas. De esta manera el organismo vegetal, lo mismo que el animal, controla sus procesos y funciones y guarda su equilibrio autorregulando la producción de las moléculas intermediarias (hormonas) y efectoras (enzimas).
Sin embargo, puede ocurrir que por desviaciones del clima o por alguna otra causa falle la regulación orgánica y entonces se produzcan desviaciones del desarrollo normal, de modo que una planta florecerá a destiempo, o fallará en formar fruto, o los frutos caerán antes de madurar, o algún otro tipo de desarrollo anormal; así pasa con algunos árboles de hoja caediza cuyas ramas, cuando no hay frío en invierno o no reciben muchas horas de luz en primavera, crecen pero no se cubren de hojas sino que quedan desnudas excepto por unas pocas hojas que se desarrollan en las puntas de las ramas.
Han pasado muchos años desde ese día pero nunca olvidaré la experiencia que nos hizo sufrir un profesor de fisiología vegetal. Nos detuvo junto a una frondosa planta de sensitiva o vergonzosa (Mimosa pudica) y encendiendo un largo fósforo lo acercó a la punta de una hoja grande (las hojas de las mimosas y acacias están compuestas por numerosas "hojitas" o foliolos a lo largo de la nervadura central) manteniéndolo cierto tiempo. Los foliolos empezaron a retraerse y cerrarse pero lo curioso es que el estímulo se fue corriendo a lo largo de la hoja, de la punta lastimada a la base, de manera que la retracción de los foliolos causó que toda la hoja se inclinara lentamente dando una total impresión de un brazo retrayéndose de dolor. Se me erizó el pelo y casi oí gritar a la planta. Ya había visto yo, muchas veces, la respuesta de la sensitiva al tocarle los foliolos pero jamás había visto su reacción a un estímulo intenso y prolongado; estoy seguro de que las plantas no sienten dolor pues carecen de receptores y de células nerviosas, pero aun así, no me gustaría repetir la experiencia.
Este tipo de movimientos se llaman nastias. En el caso de estímulos mecánicos o térmicos la sensitiva los recibe en unas estructuras en la base de los foliolos llamados pulvini y se propaga a los demás foliolos no excitados directamente por medio de una sustancia estimulante que se sintetiza con gran rapidez; queda mucho por conocer sobre este proceso. La respuesta de cierre de los foliolos en la oscuridad que ocurre en muchas plantas también se siente en los pulvini y se debe a la súbita entrada y salida del agua, o sea a la turgencia de las células de dichas estructuras, pero el mecanismo que liga la recepción de la luz con la respuesta de la célula no se conoce bien aunque se sabe que tiene que ver con la distribución de las sales (iones) de potasio y de cloro.
Todas las plantas muestran un crecimiento direccional hacia la luz, o fototropismo, cuya causa es una distribución desigual de la auxina, según se dijo en el apartado anterior. El crecimiento de la raíz hacia el centro de la Tierra o geotropismo es explicado también por la acción auxínica. Estos tipos de crecimiento hacen que la planta se mueva hacia algo en el sentido de que crece dirigiéndose a un punto del espacio determinado.
El desigual crecimiento del tallo es también responsable de que algunas plantas, como los girasoles, muevan sus flores o inflorescencias según la posición del Sol. Causa similar tienen los movimientos de las hojas de muchas especies, como el frijol, que cuando la irradiación solar es muy fuerte cambian de posición al mediodía de modo que presentan los bordes al Sol para evitar que los rayos solares incidan de plano sobre la superficie foliar.
En relación con los movimientos vegetales, son muy curiosos los que presentan las plantas insectívoras. Hay variantes según las especies, pero en general se trata de sistema de pelillos disparadores que al ser tocados por un insecto hacen que la hoja se cierre bruscamente, reteniendo al insecto al mismo tiempo que entran en acción unas células secretoras de enzimas que digieren al infeliz bicho. Al revés de los movimientos relativamente lentos de la mimosa, que están mediados por estímulos químicos hormonales, el rápido cierre de las hojas carnívoras parece depender de potenciales bioeléctricos que son producidos por los disparadores de tipo neuroide pero de muy diferente evolución a los que se desarrollaron en los animales.
No hay duda de que las plantas son sensibles a muchos más estímulos de los que supone la mayoría de la gente y dan lugar a fenómenos muy curiosos que aún no entendemos por completo. Pero no hay que sobrepasarse; hace varios años fue una moda el tratar a las plantas como si fuesen perros. Se dijo que responden a la música y que les gusta más Mozart que el rock, lo cual es digno de aplauso, pero la verdad es que las plantas no tienen receptores para los sonidos. Algunas personas se dejaron llevar por el entusiasmo en tal forma que llegaron a asegurar que las plantas adivinan el pensamiento, de modo que si me aproximo a un rosal con la aviesa intensión de romperle las ramas se marchita de miedo antes de que lo toque. Ojalá fuese así pues entonces el combate contra las malezas sería fácil, barato y sin problemas de contaminación: bastaría mirarlas, con odio o quizá gruñirles un poco para deshacerse de ellas.
Lo que conocemos sobre la sensibilidad de las plantas es suficientemente interesante y encierra bastantes misterios para mantener ocupados a los científicos durante años por venir. No compliquemos las cosas con hipótesis indemostrables o fuera de toda lógica científica como las que se presentan en el libro La vida secreta de las plantas deTempkins y Bird (Editorial Diana) que es un entreverado de hechos científicos con fantasías y absurdos. La planta es un sistema sensible, cierto, pero no es material para ser estudiado por los psicoanalistas. Así que:
| Riega, poda y fertiliza con cuidado a tu rosal Pero no pierdas el tiempo en darle algún recital. |
En los climas subtropicales el campo es el mismo tanto en verano como en invierno. Tanto es así que en algunos países llaman invierno a la estación lluviosa y verano a la seca, lo cual es un ejemplo de cómo el hombre, tras inventar el lenguaje para entenderse, lo usa para no entenderse. En los climas templados el invierno presenta un paisaje muy diferente al de verano: árboles y arbustos están desnudos, las plantas herbáceas son escasas y de especies diferentes a las del verano.
La planta es un sistema previsor que sabe cuándo viene el invierno y se prepara adaptando su cuerpo a las nuevas condiciones. No es que la planta tenga poderes de adivinación, sino que los mecanismos evolutivos actuando a través de millones de años con la consigna "adaptación o desaparición" han permitido sobrevivir solamente a los individuos con mecanismos adaptativos.
Un árbol de manzano es un buen ejemplo. En la primavera y principios del verano los días son largos y la temperatura cálida. Al influjo de estos factores el manzano produce hormonas, sobre todo giberelinas, que lo llevan a crecer y a dar nuevas ramas y hojas. Conforme el verano se acerca a su final y entra el otoño los días se acortan; antes de que se presente el frío el manzano sabe que el invierno se aproxima por el acortamiento de los días que registra gracias al fitocromo. Entonces disminuye la síntesis de hormonas y en cambio empieza a fabricar inhibidores del tipo de las abscisinas; al elevarse la concentración de éstas en las hojas empiezan a aparecer hermosos colores del follaje otoñal; dorado, rojo violeta... luego, al empezar el invierno, estas mismas abscisinas harán caer las hojas.
Por otra parte, la abscisina concentrada en las yemas las mantiene en letargo, de manera que aunque a mediados de enero o febrero ocurran varios días seguidos con temperaturas altas las yemas no brotan —lo que significaría la muerte de los botones florales al volver el frío normal— sino que permanecen dormidas. Solamente cuando la yema ha sufrido el paso de muchas horas de frío la abscisina desaparece y la yema está lista para brotar. Al llegar la primavera con los días cada vez más largos y cálidos, el árbol vuelve a sintetizar giberelinas y otras hormonas, se cubre de flores y reanuda su vida activa.
En condiciones naturales las manzanas maduras caerían al suelo donde irían siendo consumidas lentamente por insectos y hongos; de tal modo, las semillas quedarían libres en el suelo a mediados de otoño cuando hay humedad y temperatura adecuadas para germinar. Pero si así lo hicieran apenas estarían naciendo los arbolitos cuando las nieves del invierno y la congelación de las capas de agua superficiales los mataría. No es así, porque las semillas tienen sustancias inhibidoras que impiden la germinación; solamente el paso del frío invernal las saca de su letargo quedando listas para germinar. Esto sucede en primavera cuando las lluvias, el agua de deshielo y el calor permiten el desarrollo del embrión, así que el arbolito va a tener todo un año para crecer y establecerse antes del siguiente invierno.
Existen muchas otras especies de plantas previsoras y no todas se adaptan de la misma manera. Por otra parte el hombre ha manipulado a las plantas desde que se inventó la agricultura y ha encontrado de modo fortuito o planeado la manera de modificar el desarrollo de un gran número de especies. El trigo brinda un ejemplo de ello.
El hábitat primario del trigo fueron las mesetas de lo que hoy es Turquía central, donde hay un marcado contraste en las horas diarias de luz y en la temperatura entre el verano y el invierno. La planta de trigo se adaptó a esas condiciones de la manera siguiente. Los granos se forman y llenan durante el verano y caen al suelo a principios del otoño. Como aún no hace mucho frío, germinan con las lluvias otoñales y las plantitas empiezan a crecer con lentitud porque la temperatura es cada día más baja. Cuando tienen el tamaño de pasto de jardín llegan las primeras nevadas y quedan cubiertas por la nieve durante dos o tres meses; no mueren, por el contrario su fisiología exige ese estímulo de frío para que la planta pueda proseguir su desarrollo. Al venir el deshielo, con la humedad y el relativo calor las plantas reinician su desarrollo, macollan y alargan sus tallos. Conforme avanza la primavera los días son cada vez más largos, y por influencia de las largas horas de luz se forman espigas con sus flores; luego viene la fecundación y, de nuevo, la formación de los granos. La planta de trigo está de tal modo adaptada al ciclo climático anual que no da tallos secundarios (macollaje) si no sufre días fríos y no forma espigas si no recibe muchas horas de luz al día. El tipo de trigo descrito se denomina de hábito invernal y no puede desarrollarse en climas donde el invierno es excesivamente largo y crudo ni en países tropicales, sin invierno, excepto en lo alto de las montañas donde la altitud compensa la latitud.
Al practicar la agricultura el hombre encontró, primero de modo empírico y ahora en programas de mejoramiento planeados, individuos con los genes de respuesta al frío reprimidos. Estos individuos, que perecerían en lugares con clima similar al del hogar ancestral de la especie, son aprovechados para formar variedades que se cultivan durante la primavera en países donde el invierno es muy crudo como Canadá o bien para cultivarse en invierno casi a nivel del trópico, como el norte de México, ya que ahí el invierno no es muy frío. Estos trigos se denominan de hábito vernal.
En su largo contacto con las plantas el hombre aprendió a manipularlas. Las poda, las injerta, las trasplanta; en realidad todas estas técnicas son maneras empíricas, artesanales, de modificar la fisiología de la planta suprimiendo tejidos productores de hormonas y enzimas o estimulando la secreción de ellas. Ahora empezamos a conocer los factores fisiológicos y químicos que gobiernan el desarrollo, como las hormonas. Ya existen en el mercado productos que estimulan el enraizamiento de las estacas de árboles frutales y de ornato o que hacen que las plantas retengan mejor las flores y los frutos evitando su caída excesiva o que llevan a los frutos a madurar con mayor rapidez y tener mejor calidad. Muchos aspectos del desarrollo y de la productividad de las plantas han sido modificados, con mayor o menor éxito, por el uso de hormonas y fitorreguladores. El control del desarrollo vegetal por aplicación de hormonas es una tecnología nueva que aún presenta muchas incógnitas pero que ya está en servicio de una gran empresa: producir más alimentos para un número creciente de gente con hambre.
El uso de fitohormonas en la agricultura ha sido atacado por los ambientalistas y supuestos defensores de la limpieza del medio ambiente y de la producción natural de alimentos. Estas personas deberían considerar, en primer lugar, que la manipulación física y la química en muchos casos son fundamentalmente la misma: para la maduración más rápida de muchos frutos, éstos se envuelven en papel, lo cual evita que el etileno formado por el fruto se disperse en el aire, creando una rnicroatmósfera con etileno que favorece los cambios de maduración; si en lugar de ello yo aplico al fruto un producto que se absorbe y se rompe generando etileno en su interior, ¿qué hago sino favorecer un proceso natural? La auxina es la hormona que induce la formación de raíces de manera natural; si a una estaca de manzano le aplico auxina para que enraice con mayor rapidez, ¿en qué contravengo a los procesos naturales?
Por otra parte, al arremeter contra el uso de agroquímicos los ambientalistas no consideran cómo podrían alimentarse los millones de personas en el mundo, ya que la producción creciente de alimentos está condicionada por el uso de fertilizantes, plaguicidas y productos similares. Precisamente la mejor manera de salvaguardar lo que aún nos queda de selvas y hábitats naturales radica en incrementar la producción de las tierras agrícolas para evitar la apertura al cultivo de lugares aún no explotados. Debería ser éste un razonamiento obvio; pero nada es obvio para quienes han llenado su mente de ideas preconcebidas y su ánimo de fobias irracionales. Porque para algunas de estas personas la "ecología" es una religión y convencerlas del uso de agroquímicos es tan frustante como tratar de convencer a un testigo de Jehová de la utilidad de las transfusiones de sangre: la Biblia prohibe la ingestión de sangre, por tanto no puede ser buena si va contra el mandato explícito de Jehová; así también, los productos agroquímicos no son moléculas hechas por la naturaleza, por tanto son nocivas, son "contaminantes", del medio ambiente.
En honor a la verdad, la lucha de los ecologistas por mantener las condiciones naturales ha repercutido en la prohibición del uso de varios productos verdaderamente peligrosos por su gran estabilidad o efecto residual o por su alta toxicidad; estos productos se han sustituido por otros menos tóxicos y de más fácil descomposición o degradación. He trabajado personalmente en el control químico de las malezas y en la aplicación agrícola de las hormonas vegetales y espero que mis experimentos hayan sido una ayuda en la producción de alimentos, tarea que juzgo de gran importancia para México. Por ello, algunos ambientalistas a ultranza me certificarán como envenenador público; pero creo que los ecólogos serios estarán de acuerdo en equilibrar las necesidades y luchar por tener alimentos y tenerlos sanos.
