La polémica científica sobre si las plantas poseen o no sistema nervioso podría resolverse con una nueva definición que concilia el sistema de señales eléctricas de los vegetales con el sistema nervioso que poseen los animales, según una nueva investigación.
El sistema nervioso es uno de los logros más complejos de la evolución biológica: forma parte de la arquitectura de los seres vivos del reino animal y está formado por neuronas y células gliales. Coordina las acciones orgánicas a través de señales químicas y eléctricas enviadas de un lugar al otro del organismo.
En el esquema de la evolución biológica, el sistema nervioso aparece relativamente pronto: incluso los animales pluricelulares (con dos o más células) tienen su sistema neuronal para resolver funciones básicas, con diferentes niveles de complejidad.
Hay algunos seres pluricelulares tan simples que ni siquiera poseen sistema nervioso, por ejemplo, los poríferos o esponjas: son invertebrados con forma de saco que desarrollan funciones respiratoria, circulatoria y digestiva, sin necesidad de señales químicas entre neuronas.
La barrera biológica para un sistema nervioso no se ha detenido aquí: desde hace más de 100 años se sabe que las plantas se comunican entre sí mediante señales eléctricas similares a las que utiliza el sistema nervioso.
Hasta ahora se han descubierto tres tipos de señales eléctricas en las plantas: potencial de acción, potencial de variación y potencial de sistema. También se sabe que estas señales transmiten información, sobre los estímulos que las han desencadenado, a los puntos donde llegan.
Esta constatación, que con el tiempo ha ido consolidándose en diferentes estudios, ha llevado a muchos científicos a sugerir que las plantas pueden tener un sistema nervioso similar al del reino animal.
Aceptar esa hipótesis significaría que la capacidad de controlar un organismo existe también en el reino vegetal, constituido por seres vivos que no tienen capacidad motora.
¿Cerebro vegetal?
Un descubrimiento que potencia esta hipótesis establece que las señales eléctricas conocidas como potenciales de acción (PA), y que constituyen un sistema de señalización rápido y ubicuo de las plantas, usan canales iónicos. No es un hecho baladí que las plantas tengan potenciales de acción, ya que estos son el camino fundamental de transmisión de códigos neurales… y sin embargo forman parte de la dinámica vegetal.
Este año hemos sabido incluso que las plantas utilizan un neurotransmisor conocido como GABA para «recordar» el nivel de sequía, lo que las lleva a abrir menos sus poros cuando el clima está más seco. También usan ese neurotransmisor como defensa contra herbívoros, salinidad, estrés por oxígeno, daño mecánico, acidosis e infección viral.
Por último, se ha especulado en la literatura científica con que el ápice radicular de las plantas, que se encuentra en el extremo de cada raíz, sería una estructura similar a la de un cerebro: su actividad eléctrica se ve afectada por las condiciones de gravedad, tal como sucede en el sistema nervioso de los animales.
De todo lo investigado hasta ahora se ha concluido que las plantas poseen un sistema que utiliza señales eléctricas para detectar estímulos y generar un comportamiento que se adapte al medio ambiente, y que este sistema tiene una historia evolutiva. La pregunta subsiguiente es si este sistema vegetal puede considerarse realmente como un sistema nervioso.
Nueva investigación
Una nueva investigación, desarrollada por los científicos de las universidades de Salamanca y de Nueva York, Sergio Miguel Tomé y Rodolfo Llinás, respectivamente, y publicada por la revista Plant Signaling & Behavior, pone de manifiesto la necesidad de introducir una nueva definición de sistema nervioso para poder discutir y analizar el proceso de evolución del sistema de señales eléctricas de las plantas y el sistema nervioso de los animales.
Según explica Sergio Miguel Tomé a Tendencias21, la definición de sistema nervioso asumida en la actualidad determina que se trata de un sistema biológico que poseen únicamente los animales.
Añade que la definición actual de sistema nervioso imposibilita que se puedan discutir procesos de convergencia, ya que niega directamente que pueda existir un sistema nervioso en las plantas.
Explica asimismo que, durante su análisis, han encontrado la existencia de semejanzas entre el sistema nervioso de los animales y el sistema de señales eléctricas de las plantas que deberían de ser estudiadas para responder a si esa semejanza se debe a que tienen un origen común, o es debida a un proceso de evolución convergente por la biología evolutiva.
Concretamente han hallado tres cuestiones que merecen ser estudiadas por la biología evolutiva: 1) La semejanza de las señales eléctricas y sus mecanismos, 2) la semejanza en la capacidad de transmisión de señales a larga distancia en los organismos y 3) la semejanza entre las funciones que realiza el sistema nervioso autónomo de los animales y las funciones en las que participa el sistema de señales eléctricas de las plantas.
La existencia de estas semejanzas, que deben ser estudiadas por la biología evolutiva, suponen un claro problema de la definición aceptada hasta ahora, explica Miguel.
Para evitar esa limitación de la definición actual de sistema nervioso, proponemos que se debería formular una nueva definición que emplee un criterio fisiológico -en vez de filogenético- porque ofrecería importantes ventajas para la biología evolutiva, añade.
Partiendo de esa conclusión, Miguel y Llinás han propuesto una posible definición de sistema nervioso que se basa en un criterio fisiológico, en vez de filogenético.
Además, para mostrar que el cambio de definición trae consigo ventajas para la biología evolutiva, han presentado una serie de análisis evolutivos de características del sistema nervioso en los que confrontan las características propias del sistema nervioso de animales y plantas para discutir las distintas presiones evolutivas que les han afectado.
Específicamente, Miguel y Llinás han abordado a) la evolución de la capacidad computacional, b) la aparición de la polaridad en las neuronas y de la sinapsis química, y c) la organización del sistema nervioso.
Nuevas hipótesis
Entre las conclusiones de esos análisis se expone que, mientras que el sistema nervioso de las plantas ha evolucionado para transmitir información, el sistema nervioso animal, además, ha evolucionado considerablemente para procesar información.
Esta diferencia en la función de los sistemas nerviosos de plantas y animales vendría provocada, explica Miguel Tomé, por las distintas presiones evolutivas que sufren las plantas y animales.
Mientras en las plantas no habría existido la necesidad de realizar procesos computacionales complejos para sobrevivir, ya que no tienen que desplazarse y tomar decisiones a la velocidad que lo hace un animal, esa presión evolutiva de tomar decisiones que requieren procesar mucha información, sí habría ocurrido en los animales.
Consecuentemente, las diferencias en la función que han tenido que cumplir habría hecho que se seleccionaran diferentes mecanismos durante su evolución.
Específicamente, en los animales se habrían seleccionado mecanismos para conservar información sobre el origen de la señal, ya que es una condición necesaria para el modelo computacional de red neuronal y este modelo es el que ha sido el seleccionado por la naturaleza para procesar información.
Así, los autores de la investigación concluyen que, dado que las sinapsis químicas permiten conservar el origen de la señal, la presión por procesar información de los animales explicaría evolutivamente la aparición y evolución de las sinapsis químicas en animales y no en plantas.
Esta nueva definición, además de resolver el debate científico, crea un marco que nos permite llegar a una comprensión más profunda de cómo la evolución ha impulsado las características de generación, transmisión y procesamiento de señales en seres multicelulares, concluye Miguel Tomé.
Referencia
Broadening the definition of a nervous system to better understand the evolution of plants and animals. Sergio Miguel-Tomé, Rodolfo R. Llinás. Plant Signaling & Behavior, June 2021. DOI: https://doi.org/10.1080/15592324.2021.1927562