Un estudi troba un nou sistema immune vegetal ‘semblant’ a l'humà

Quan un patogen ens “ataca”, el nostre sistema immune actua i ens protegix de la malaltia “matant” a eixe invasor nociu. Encara que de forma molt diferent, les plantes també tenen el seu propi sistema immune, que les defén de diferents infeccions.

Quan un patogen entra en el cos humà, hi ha dos tipus de cèl·lules que entren en acció: els macròfags i les cèl·lules dendrítiques (o de Langerhans). La forma en què estes cèl·lules de defensa actuen és mitjançant la ingestió directa de l'intrús, per a digerir-lo i matar-lo, o la ingestió de cèl·lules que estiguen sent atacades pel patogen, eliminant-les d'igual forma. Tant els macròfags com les cèl·lules dendrítiques actuen contra tots els invasors que entren en el cos –sense saber prèviament “qui” està atacant– mitjançant la resposta immunitària denominada innata.

Una vegada el patogen ha sigut digerit, estes cèl·lules defensives agafen xicotetes molècules d'este (denominades antígens) i les situen en el seu exterior. Posteriorment, s'acosten a altres cèl·lules de defensa, denominades limfòcits T, i els “ensenyen” estos antígens. D'esta manera, els limfòcits T aprenen a reconéixer al patogen i, quan este atac de nou, ho destruiran de forma més ràpida i efectiva.

Senyals hormonals defensius

En el cas de les plantes, el seu sistema immune funciona de forma molt diferent, perquè no disposa de cèl·lules de defensa que es moguen per tots els seus òrgans. Actua mitjançant senyals hormonals i respostes defensives. Quan un patogen ataca una planta –per exemple, una fulla–, el vegetal reconeix al patogen mitjançant les seues cèl·lules i desenrotlla dos tipus de resposta.

D'una banda, una resposta local, en la fulla atacada, on se sintetitzen compostos antimicrobians o altres molècules que “maten” a l'invasor. D'altra banda, s'activa una resposta defensiva per tota la planta (o sistèmica): envia hormones (com el àcid salicílic i el àcid jasmónico) que activen respostes de defensa en altres òrgans vegetals, com una altra fulla o les arrels.

Estos senyals hormonals provoquen l'acumulació en estos altres òrgans vegetals de les mateixes molècules defensives que van actuar en la primera fulla infectada, preparant a tota la planta contra el possible futur atac del patogen.

“Vacunes” vegetals

No obstant això, no és sempre necessari l'atac d'un patogen perquè la planta active les seues defenses. Quan microorganismes beneficiosos, com a bacteris o fongs, entren en contacte amb les arrels, el vegetal activa eixes mateixes respostes defensives en les seues fulles. Per tant, estos microorganismes actuen com a “vacunes” que preparen a les plantes per a defendre's millor contra possibles patògens que puguen infectar-les.

Un d'estos microorganismes beneficiosos és el fong Trichoderma, àmpliament utilitzat com biofungicida en agricultura per a combatre a altres fongs patògens que ataquen als cultius.

A més de colonitzar les arrels i induir les defenses de les plantes, Trichoderma actua mitjançant altres estratègies antifúngiques. Per exemple, produïx compostos químics tòxics per als fongs patògens. Però també és capaç d'atacar-los directament, atrapant-los i digerint-los internament fins a matar-los.

Experiment amb bròcoli

D'altra banda, dins del grup dels fongs nocius trobem a una àmplia diversitat de microorganismes molt diferents, com Sclerotinia sclerotiorum. Este patogen ataca a les arrels, tija, fulles i fruits de diferents cultius, provocant lesions negres que van creixent fins a provocar la pudrición completa del vegetal, que queda cobert d'una floridura blanca.

Un dels grups de cultius que pot ser atacat per Sclerotinia sclerotiorum són les brásicas, que inclouen a verdures (bròcoli, berza, col copada, coliflor, etc.), àmpliament consumides per les seues característiques nutraceúticas (antioxidants, anticancerígenes, etc.).

Utilitzant el bròcoli com a cultiu, a Sclerotinia sclerotiorum com a patogen i a Trichoderma hamatum com a fong beneficiós, investigadors de la Universitat de Valladolid i de la Missió Biològica de Galícia (CSIC) hem descobert un nou mecanisme d'immunitat en plantes molt similar al ja conegut en humans.

Sistema immune semblança a l'humà

La nostra pregunta inicial va ser podria Trichoderma actuar com els macròfags o les cèl·lules dendrítiques? La resposta és sí. En el sòl pròxim a les arrels, espai denominat rizosfera, Trichoderma i els fongs patògens entren en contacte. En el nostre estudi, este contacte fong-fong el duem a terme amb Trichoderma hamatum i Sclerotinia sclerotiorum.

En detectar al fong patogen, Trichoderma produïx uns enzims digestius denominats quitinasas i glucanasas. Estes trenquen la paret cel·lular del patogen i alliberen unes molècules denominades oligómeros, de quitina i glucanos. Quan les arrels reconeixen estos oligómeros, activen els seus defenses per tota la planta. Com a conseqüència, quan el patogen ataca les fulles no és capaç d'infectar-les.

Per tant, Trichoderma actuaria com un macròfag o una cèl·lula dendrítica humana, però per a les plantes. Alliberaria antígens (en forma d'oligómeros) de la paret cel·lular del patogen (Sclerotinia), posant-los a la disposició de les arrels del vegetal, perquè esta puga activar els seus defenses i defendre's del patogen quan atac.

Este estudi ens ensenya que les plantes poden desenrotllar mecanismes d'immunitat sorprenentment similars als dels animals, gràcies a la interacció amb microorganismes beneficiosos del sòl. Hem aprés que fongs com Trichoderma no sols actuen com a agents de control biològic directe, sinó que també exercixen un paper clau com a “mediadors immunes”, en ajudar la planta a reconéixer anticipadament als seus patògens i a activar defenses sistèmiques eficaces.

Esta novetat amplia el nostre coneixement sobre la complexitat del sistema immune vegetal i obri interessants aplicacions en agricultura sostenible, com el disseny d'estratègies de protecció de cultius basades en microorganismes beneficiosos que funcionen de manera similar a una vacunació. Això reduiria l'ús de productes químics i milloraria la salut i productivitat de les plantes.

Jorge Poveda Arias, Professor Titular d'Universitat. Departament de Producció Vegetal i Recursos Forestals. Escola Tècnica Superior d'Enginyeries Agràries de Palència, Universitat de Valladolid

Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.