Las plantas hacen cálculos aritméticos para no pasar hambre

Una nueva investigación ha constatado que, para evitar pasar “hambre” durante la noche, las plantas realizan una división aritmética muy precisa.

Este cálculo les permite utilizar sus reservas de almidón a una velocidad constante, de manera que se les acaben casi exactamente al amanecer.

"Este es el primer ejemplo concreto de un proceso biológico fundamentado en un cálculo aritmético tan sofisticado”, afirma al respecto uno de los autores del estudio, el investigador del Centro John Innes del Reino Unido, Martin Howard.

Qué pasa de día

Durante el día, las plantas se alimentan mediante la transformación del dióxido de carbono en azúcares y almidón, proceso para el que usan la energía solar. Pero, una vez que el sol se oculta, dependen de sus reservas de almidón para alimentarse.

En la presente investigación, publicada en la revista eLife, los científicos demostraron que las plantas hacen ajustes precisos en su tasa de consumo de almidón.

Estos ajustes garantizan que las reservas de almidón les duren hasta el amanecer, incluso si la noche llega inesperadamente temprano o el tamaño de la reserva de almidón varía.

"La capacidad para realizar cálculos aritméticos es vital para el crecimiento de las plantas y su productividad", asegura otra de las autoras del estudio, la biólogo Alison Smith, en un comunicado del Centro John Innes.

"La comprensión de cómo siguen creciendo las plantas en la oscuridad podría ayudar a desarrollar nuevas fórmulas de aumento del rendimiento del cultivo”, añade Smith.

Cálculos nocturnos

Durante la noche, mecanismos del interior de la hoja miden el tamaño de la reserva de almidón y estiman lo que tardará en llegar el amanecer.

Esta información sobre el tiempo la proporciona un reloj interno, similar a nuestro propio reloj biológico.

El tamaño de la reserva de almidón es dividido por el periodo de tiempo que queda hasta el amanecer, y de este modo se establece la velocidad correcta para el consumo del almidón.

Así, la planta consigue que, cuando llegue el alba, se haya consumido alrededor del 95% del almidón.

Según Smith: “Si la reserva de almidón se consume demasiado rápido, las plantas se morirán de hambre y dejarán de crecer durante la noche. Pero si la reserva se consume con demasiada lentitud, una parte de ella se desaprovechará”.

Estos cálculos tan precisos permiten así “que las plantas pasen hambre y también que hagan un uso más eficiente de los alimentos", añade la científico.

Dividen cantidad por tiempo

Los investigadores usaron modelos matemáticos para analizar cómo este cálculo podía realizarse en el interior de una planta.

Propusieron que la información sobre el tamaño de la reserva de almidón y sobre el tiempo hasta el amanecer se codifica en las concentraciones de dos tipos de moléculas (la molécula “S” del almidón y la “T” del tiempo).

Si las moléculas “S” estimulan el consumo de almidón, mientras que las moléculas T lo previenen, entonces la tasa de consumo de almidón quedaría establecida por la relación entre las moléculas “ S” y las “T”, es decir, por la división entre “S” y “T”.

Referencia bibliográfica:

Scialdone et al. Arabidopsis plants perform arithmetic division to prevent starvation at night. eLife (2013). DOI:10.7554/eLife.00669.