Por Sergio Casas Flores (Ipicyt)
Al igual que los animales (incluido el humano), las plantas son infectadas por hongos, bacterias o virus que les provocan enfermedades. Los animales tienen un sofisticado sistema inmunológico para combatir las infecciones dentro y fuera del organismo.
Si tuviéramos que hacer una analogía del sistema inmune de los animales, lo podríamos comparar con los sistemas de defensa de las naciones para proteger a su territorio y a sus habitantes. Así que, para mantener protegida a la población, los países tienen sistemas de inteligencia, de comunicación, controles de tráfico, vigilancia en sus fronteras y fuerzas armadas.
La primera línea de defensa de los animales se denomina inmunidad innata o inespecífica, la cual está constituida por barreras externas como la piel y las mucosas que recubren en interior de la nariz, la garganta y el aparato digestivo, así como por enzimas utilizadas para eliminar a los patógenos. Cuando un agente infeccioso como un virus ingresa por las mucosas de la nariz o una bacteria por una herida y se incorpora al torrente sanguíneo, el sistema inmune lo detecta como un cuerpo extraño (antígeno) y lo elimina antes de que cause daño. En los animales, unas células denominadas macrófagos o fagocitos circulan en el torrente sanguíneo y en los tejidos del cuerpo, a la espera de antígenos para su eliminación mediante su detección, ingesta y fragmentación en pequeños péptidos antigénicos.
Los péptidos antigénicos quedan expuestos en el macrófago para ser reconocido por los linfocitos T, que envían señales químicas llamadas citosinas para atraer más linfocitos T (permiten recordar a los invasores para posteriores infecciones), quienes alertan a los linfocitos B para que produzcan más anticuerpos, dando lugar a la inmunidad adaptativa que se desarrolla a lo largo de la vida del organismo. Los anticuerpos producidos por los linfocitos son liberados al torrente sanguíneo para detectar y unirse a más antígenos, de tal forma que los invasores no puedan multiplicarse para provocar la enfermedad.
A diferencia de los animales, las plantas no pueden moverse por estar enraizadas en el suelo; sin embargo, también deben protegerse de los patógenos. Las plantas se defienden de los hongos, las bacterias y los virus de manera similar a como lo hacen los animales con la inmunidad innata. Para que un patógeno pueda infectar a una planta, también debe pasar las barreras estructurales como la pared celular, entrar por los estomas (sirven para el intercambio de aire y liberación de agua) o por heridas. La pared celular es una estructura fuerte que rodea a la célula vegetal para darle soporte y forma, además de que es fundamental para evitar el ingreso de los patógenos.
Una vez que los patógenos ingresan a la planta, son reconocidos por los receptores/sensores ubicados en la membrana celular, desencadenando la inmunidad. Las células que detectan al patógeno liberan substancias que sirven como señales para advertir del peligro a las células vecinas para que se preparen de un potencial ataque. Una vez detectado el patógeno, la pared celular es reforzada, dificultando su ingreso a la célula y, por lo tanto, su dispersión. Adicionalmente, las plantas agregan más obstáculos al invasor al cerrar unos canales llamados plasmodesmos que conectan a una célula con otra. En este momento, la célula vegetal mata al patógeno atrapado con substancias microbicidas.
Algunos patógenos superarán este nivel de defensa, lo que conlleva literalmente a una guerra armamentista entre la planta y el patógeno con sustancias que producen ambos. Bajo estas circunstancias, la planta se juega el todo por el todo. Si la pelea a nivel local es perdida por la planta, el patógeno se dispersará, provocando una infección sistémica y la muerte de la planta. De lo contrario, el patógeno es eliminado y no progresará la enfermedad.
Durante la pelea armamentista, los patógenos producen moléculas y proteínas para debilitar el sistema inmune de la planta; sin embargo, esta tiene otros sistemas de detección para identificar a estas moléculas extrañas. Adentro de la célula, el patógeno debe enfrentar compuestos químicos altamente tóxicos y proteínas destinadas a matarlo. Si la planta pierde la batalla, esta aún puede disparar la respuesta hipersensible, una especie de muerte celular programada alrededor del sitio de infección, limitando de nutrientes al patógeno, provocando su muerte.
La infección de la planta por un patógeno provoca que esta gaste energía extra, debilitándola y comprometiendo su crecimiento y desarrollo, lo que la vuelve más susceptible al ataque por otros patógenos. Ante la infección, la planta genera una respuesta inmune en partes distales, lo que le permite defenderse de una manera más eficiente ante ataques subsecuentes en sitios alejados.
En conclusión, la inmunidad de la planta es comparable a la inmunidad innata de los animales; sin embargo, no deja de ser un sistema de defensa sofisticado y efectivo contra los patógenos invasores. El entender la inmunidad de las plantas potencialmente ayudará a diseñar estrategias para disminuir el impacto negativo en los cultivos provocado por las enfermedades de plantas de una forma amigable y sostenible.
Palabras claves: patógeno, planta, inmunidad, respuesta hipersensible.
Autor
El doctor Sergio Casas Flores es doctor en Ciencias por la Universidad de Guanajuato. Actualmente, es coordinador académico de la División de Biología Molecular en el Ipicyt. Su correo es scasas@ipicyt.edu.mx.
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