Los pelos grandes y punzantes (picaduras largas) son demasiado largos para dañar a los pequeños insectos. Sin embargo, los tricomas mineralizados afilados representan un bosque mortal de agujas sobre el que el animal tiene que caminar. Crédito:Adeel Mustafa / Uni Bonn
El fosfato de calcio es un componente típico de dientes y huesos. Recientemente se ha demostrado que las plantas de la familia de la ortiga también utilizan este mineral muy duro en sus "dientes" para defenderse de sus enemigos animales. Los botánicos de la Universidad de Bonn han demostrado ahora que el fosfato de calcio está mucho más extendido en las plantas de lo que se sospechaba anteriormente. Incluso el berro (Arabidopsis thaliana) utiliza tricomas endurecidos con una incrustación de este biomineral para defenderse de enemigos como los pulgones. Los resultados se han publicado ahora en línea por primera vez en la revista científica " Planta ". La versión impresa se publicará en enero.
En la agricultura, el tan espectacular berro (Arabidopsis thaliana) se considera simplemente una mala hierba. En la ciencia, sin embargo, la planta ha sido durante décadas el organismo modelo en los estudios sobre genética, biología y fisiología molecular. "Sin duda es la planta más investigada de todas", dice el Prof. Dr. Maximilian Weigend del Nees-Institut for Plant Biodiversity de la Universidad de Bonn. "Cuanto más sorprendente, que el fosfato de calcio en las puntas de los tricomas de Arabidopsis se descubrió sólo ahora ". El equipo del profesor Weigend identificó la sustancia dura como los dientes con la ayuda del microscopio electrónico y la espectroscopía Raman.
El hecho de que los "dientes" no se restrinjan a los animales, pero también se encuentra en plantas, había sido previamente demostrado por los botánicos de Bonn con la ayuda de Hans-Jürgen Ensikat en la familia de las ortigas (Losaceae). Después, los científicos ampliaron sus estudios a varios otros órdenes de plantas. Pudieron demostrar la presencia de biomineralización de fosfato de calcio en varias docenas de especies de plantas, p.ej., los pedidos Rosales, Boraginales y Brassicales:el berro pertenece a este último.
Con sus puntas afiladas apuntando en diferentes direcciones, solo las puntas de los tricomas están incrustadas con fosfato de calcio. Imagen en falso color, porciones mineralizadas de los tricomas resaltadas en rojo. Crédito:Hans-Jürgen Ensikat / Uni Bonn
Los pelos engañosamente suaves son armas afiladas
"Se sabe desde hace mucho tiempo que muchas plantas usan sílice similar al vidrio o carbonato de calcio para endurecer sus tricomas", informa Adeel Mustafa del grupo de trabajo de Weigend. "Lo sorprendente fue que el fosfato de calcio muy duro también es utilizado por una amplia gama de especies y hasta hace poco se ha pasado por alto por completo". Sin embargo, El berro carece de espinas espectaculares o de pelos punzantes como las ortigas, que los utilizan para defenderse de los mamíferos rastreadores como las vacas. En Arabidopsis, los tricomas son pequeños y comparativamente blandos; solo las puntas diminutas están incrustadas con la sustancia particularmente dura fosfato de calcio. "El biomineral aparentemente se deposita precisamente en el lugar donde se requiere la máxima estabilidad mecánica", explica Weigend.
Con tricomas (rojos) ya fuertemente mineralizados que miran en diferentes direcciones como "dientes". Crédito:Adeel Mustafa / Uni Bonn
La imagen microscópica muestra pulgones empalados
Thal berro usa sus pelos para defenderse principalmente contra pequeños insectos como los pulgones. Las imágenes microscópicas demuestran cómo los tricomas mineralizados representan un obstáculo insuperable. Como una doncella de hierro, el instrumento medieval de tortura, los pelos particularmente endurecidos empalan a los pulgones. "Estamos ante un arma de defensa a microescala, disuadir a muchos tipos de insectos de dañar estas plantas ", dice Weigend.
"De alguna manera es sorprendente que no todas las plantas utilicen fosfato de calcio en la biomineralización estructural, ", concluye Mustafa. El calcio y el fosfato están presentes casi universalmente en las plantas en forma de otros compuestos químicos, pero el uso como biomineral no es universal. La sílice y el fosfato de calcio son muy superiores al carbonato de calcio, el biomineral más común en general, debido a su dureza mucho más alta. La capacidad de endurecer el cabello con fosfato de calcio parece tener una base genética. Weigend describe posibles temas de búsqueda en el futuro:"Desentrañar la base genética para la producción de estas armas de defensa sería el siguiente paso lógico. Esto nos permitiría utilizar estas plantas autodefensivas como modelos para la cría de cultivos más resistentes a los insectos".
