Especialistas del IMBIV-CONICET-UNC demostraron por primera vez que, al mediar la polinización cruzada, los polinizadores pueden mejorar la actividad antimicrobiana de los aceites esenciales de las plantas. El estudio fue publicado en Scientific Reports.
Los aceites esenciales son compuestos químicos producidos por las plantas que poseen importantes propiedades bioactivas (antibacterianas, antivirales, antioxidantes, etc.). Estos compuestos han sido ampliamente utilizados por los seres humanos en ceremonias culturales (ej. aceite esencial de mirra, incienso) y como recursos medicinales, farmacéuticos (ej. marihuana), alimentarios (ej. clavo de olor y canela como antioxidante de alimentos), agronómicos y cosméticos. Es por ello por lo que los aceites esenciales de las plantas representan beneficios que las personas obtienen de la naturaleza (lo que se conoce como servicios ecosistémicos).
Los principales componentes de los aceites esenciales de las plantas son los terpenos. Una de las funciones ecológicas más importantes de los terpenos incluye la defensa contra hongos, bacterias y virus patógenos y también contra animales herbívoros.
La bioactividad puede modelarse a través de interacciones ecológicas mutualistas, como la polinización, o antagonistas, como la herbivoría, entre otras. Se sabe que tanto la polinización como la herbivoría (que implica daño en los tejidos vegetales vivos provocado por animales) pueden modificar las defensas químicas de las plantas y, por lo tanto, como consecuencia de esa modificación, pueden influir en la bioactividad de los aceites esenciales.
Se conoce que las plantas producen dos tipos de defensas químicas: las defensas constitutivas son las que se producen continuamente, mientras que las defensas inducibles son las que se producen después de un daño. Por lo tanto, después de la herbivoría, las plantas pueden producir algunos compuestos químicos que aumentan su protección contra los herbívoros y los patógenos transmitidos por estos (defensas inducibles). Así es que, algún nivel de herbivoría puede ser beneficioso para mejorar la actividad biológica de los aceites esenciales contra otros organismos como insectos y microbios.
También se conoce que la calidad de la polinización puede afectar las defensas químicas constitutivas e inducibles de la planta. La calidad se define por el tipo de polinización. Se llama polinización cruzada cuando los polinizadores transportan polen entre flores de diferentes plantas y se denomina autopolinización cuando ocurre fertilización en ausencia de polinizadores. Las plantas producidas por polinización cruzada suelen estar mejor defendidas contra herbívoros y patógenos que las plantas producidas por autopolinización, por ende, las plantas generadas desde semillas producidas por polinización cruzada podrían tener mayor bioactividad.
Más aún, ambas interacciones, la polinización y la herbivoría, pueden tener efectos sinérgicos sobre la bioactividad de las plantas. Esto significa que los aceites esenciales de plantas producidas por polinización cruzada y con daño por herbivoría podrían ser más eficientes en el control de patógenos que los aceites esenciales de plantas producidas por autopolinización y sin herbivoría. Si bien se sabe que polinización y herbivoría afecta la composición de los aceites y de allí que la bioactividad puede variar, aún no se ha evaluado el efecto de tales interacciones ecológicas sobre la bioactividad de las plantas.
Actualmente, la enorme brecha que existe entre los estudios químicos relacionados con la bioactividad de las plantas y los estudios ecológicos dificulta saber cómo las interacciones ecológicas pueden afectar las propiedades bioactivas de las plantas. Los estudios químicos que prueban esta bioactividad no tienen en cuenta las interacciones ecológicas, mientras que los estudios que prueban los efectos de las interacciones ecológicas analizan la composición química de las plantas, pero no la bioactividad.
En un trabajo publicado recientemente en Scientific Reports (del grupo Nature), en el que participaron especialistas del IMBIV-CONICET-UNC, se probó la hipótesis de que la polinización cruzada, que generalmente es mediada por polinizadores, y la herbivoría modifican la composición química de los aceites esenciales, mejorando las propiedades bioactivas de las plantas. Para este estudio se usó de modelo la especie medicinal Lepechinia floribunda.
Lepechinia floribunda es un arbusto nativo, aromático y medicinal que crece en las sierras de la zona central de la República Argentina. Se lo conoce con el nombre tradicional de “salvia blanca” y tiene múltiples aplicaciones, ya que se la emplea como descongestiva, antiviral y antimicrobiana, entre otros usos.
Para analizar la hipótesis planteada, se tuvo en cuenta que las interacciones mutualistas y antagonistas pueden afectar el perfil químico de la planta, como se ha explicado.
A través de experimentos controlados, se demostró que los aceites esenciales de las plantas obtenidas por polinización cruzada tenían mayor abundancia relativa de terpenos oxigenados y fueron mucho más eficientes en inhibir el crecimiento de Staphylococcus aureus -un microorganismo que es considerado la principal causa de las infecciones intrahospitalarias-, en comparación con el aceite esencial de plantas generadas en ausencia de polinizadores. Para inhibir el crecimiento de dicha bacteria fue necesario utilizar la mitad del volumen de aceite esencial si este provenía de plantas generadas por polinización cruzada.
Por otro lado, la herbivoría afectó la composición química de plantas producidas por polinización cruzada y autopolinización, pero aún se desconocen sus efectos sobre la bioactividad.
En este trabajo, se mostró por primera vez que, al mediar la polinización cruzada, los polinizadores pueden mejorar la bioactividad de los aceites esenciales de las plantas. Esto también muestra que si bien muchas especies de plantas, como la Salvia blanca, pueden reproducirse sexualmente por autopolinización en ausencia de polinizadores, la calidad química de esas plantas es menor que las plantas producidas por polinización cruzada.
En base a estos resultados, podría afirmarse que este marco puede generalizarse a otras interacciones ecológicas y especies de plantas. Los resultados de este trabajo enfatizan la necesidad de ampliar nuestra visión sobre los aportes que la sociedad obtiene de la naturaleza, y comenzar a cuantificar los muchos otros beneficios que brindan los polinizadores que van más allá de la producción de cultivos.
Estos hallazgos también tienen un valor aplicado directo para los sistemas de producción centrados en la bioactividad de las plantas, como cultivos de plantas medicinales y cultivos de plantas utilizadas como bioinsumos en agroecología. Al contrario de lo que generalmente se piensa, promover algún nivel de herbivoría puede aumentar las propiedades bioactivas de esos cultivos, mejorando sus efectos.
Artículo original
Camina J.L., Usseglio V., Marquez V., Merlo C., Dambolena J.S., Zygadlo J.A. & Ashworth L. Ecological interactions affect the bioactivity of medicinal plants. Sci Rep 13, 12165 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39358-1