Fototropismo: definición, auxina y fototropinas en las plantas
Fototropismo: descubre cómo la auxina y las fototropinas hacen que las plantas crezcan hacia la luz, sus mecanismos y ejemplos.
El fototropismo es el crecimiento orientado en la dirección de la luz. Es un tipo de tropismo muy frecuente en las plantas (aunque también puede observarse en otros organismos como los hongos) y constituye una respuesta adaptativa que permite optimizar la captación de energía luminosa para la fotosíntesis. Las células de la planta que quedan más alejadas de la luz acumulan una hormona vegetal llamada auxina, lo que provoca que las células de ese lado se alarguen más; ese crecimiento diferencial hace que el órgano (tallo o brote) se curve hacia la fuente luminosa, produciendo el fototropismo.
Mecanismo básico: redistribución de auxina y elongación celular
La auxina se transporta de forma polar a través del tejido vegetal y tiende a acumularse principalmente en el lado más oscuro del tallo cuando la iluminación es unilateral. Esa acumulación estimula la elongación celular del lado sombreado mediante procesos que incluyen la activación de bombas H+ en la membrana (acidificación de la pared celular), la activación de expansinas y la loosening de la pared, lo que facilita el alargamiento celular. Como resultado, las células del lado no expuesto directamente a la luz crecerán más rápido que las del lado expuesto y el tallo se curvará hacia la luz.
Fotoreceptores: fototropinas y otros sensores de luz
En plantas modelo como Arabidopsis thaliana, el fototropismo está dirigido principalmente por receptores de luz azul llamados fototropinas (PHOT1 y PHOT2). Las fototropinas son quinasas serina/treonina que contienen dominios LOV (Light, Oxygen, or Voltage) que se unen a flavina mononucleótido (FMN); la absorción de luz azul provoca cambios conformacionales y la autofosforilación de la fototropina, iniciando la cascada de señalización que culmina con la redistribución de auxina. Entre los componentes señalizadores se conocen proteínas como NPH3 y BLUS1, que participan en transmitir la señal de la fototropina hacia cambios en el transporte de auxina.
Además de las fototropinas, las plantas poseen otros fotoreceptores: los fitocromos detectan luz roja y luz roja lejana, y los criptocromos detectan luz azul; estos receptores intervienen en procesos como la fotomorfogénesis y pueden modular la sensibilidad y la intensidad de la respuesta fototrópica.
Por qué algunos órganos crecen hacia la luz y otros no
El crecimiento hacia una fuente de luz se denomina fototropismo positivo, mientras que el crecimiento en sentido opuesto se llama fototropismo negativo. La mayoría de los brotes exhiben fototropismo positivo para maximizar la captación de luz; por el contrario, las raíces suelen mostrar fototropismo negativo o nula respuesta fototrópica, aunque en raíces el gravitropismo (respuesta a la gravedad) suele dominar el patrón de crecimiento. La razón funcional y fisiológica incluye diferencias en la sensibilidad a la auxina: en brotes la auxina estimula la elongación celular, mientras que en raíces concentraciones elevadas de auxina pueden inhibir el crecimiento, provocando un comportamiento aparente opuesto.
Algunas puntas de brotes de plantas trepadoras muestran fototropismo negativo, lo cual les facilita crecer hacia objetos oscuros y sólidos y agarrarse de ellos para trepar.
Evidencia experimental e historia
Los primeros experimentos sobre fototropismo datan de finales del siglo XIX: Charles Darwin y su hijo observaron que las puntas de los coleoptilos eran necesarias para la respuesta fototrópica; posteriormente, experimentos de Boysen-Jensen (con barreras que impedían el movimiento de sustancias) y de Frits Went (que demostró la existencia de una sustancia móvil en agar —la auxina— que induce la curvatura) establecieron la hipótesis de una señal química que se redistribuye en respuesta a luz unilateral.
Aspectos moleculares y mutantes
Hoy se conocen genes y proteínas concretas implicadas en el fototropismo: además de los genes PHOT1 y PHOT2, hay transportadores de auxina como los transportadores de eflujo PIN (PIN-FORMED) y los transportadores de influx AUX1/LAX que regulan la dirección y la intensidad del transporte polar de auxina. Inhibidores del transporte de auxina como la NPA (ácido 1-naftilfenilmetiloxiacético) bloquean el fototropismo al impedir la redistribución de auxina. Mutantes de Arabidopsis thaliana defectuosos en fototropinas, NPH3 o en transportadores PIN muestran fenotipos alterados que han sido clave para entender la vía de señalización.
Interacciones con otros tropismos y factores ambientales
El fototropismo no actúa de forma aislada: interacciona con el gravitropismo, con respuestas a la temperatura, la humedad y señales hormonales adicionales. En condiciones naturales la dirección resultante del crecimiento es la suma de todas estas influencias, y la respuesta varía según la especie, la etapa de desarrollo (seedlings son muy sensibles) y la calidad, intensidad y duración de la luz.
Importancia ecológica y aplicaciones
El fototropismo permite a las plantas optimizar la captura de luz, competir por recursos y colonizar microhábitats con iluminación variable. En agricultura y horticultura la comprensión del fototropismo ayuda a diseñar sistemas de iluminación (por ejemplo en invernaderos y cultivos en interiores) y a manipular el crecimiento de plántulas para mejorar la productividad. Además, los mecanismos moleculares del fototropismo son herramientas de investigación para estudiar transporte de hormonas y señalización celular.
En resumen, el fototropismo es una respuesta adaptativa compleja que combina percepción de la luz (fototropinas y otros fotoreceptores), señalización intracelular y redistribución polar de la auxina, con cambios en la elongación celular que orientan el crecimiento de la planta hacia o lejos de la luz según la situación y el órgano implicado.
El berro de mar (Arabidopsis thaliana) se regula por la luz azul a la luz ultravioleta (plantphys.net)
Reproducir medios de comunicación Ejemplo sobre las judías Azuki
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el fototropismo?
R: El fototropismo es el crecimiento en la dirección de la luz.
P: ¿Qué otros organismos pueden mostrar fototropismo además de las plantas?
R: Los hongos también pueden mostrar fototropismo.
P: ¿Cuál es la hormona del crecimiento vegetal que provoca el fototropismo?
R: La hormona del crecimiento vegetal que hace que se produzca el fototropismo se llama auxina.
P: ¿Qué les ocurre a las células del lado más alejado de la luz en una planta que muestra fototropismo positivo?
R: Las células del lado más alejado de la luz en una planta que muestra fototropismo positivo tienen células alargadas.
P: ¿Cuál es la diferencia entre fototropismo positivo y negativo?
R: El crecimiento hacia una fuente de luz es un fototropismo positivo, mientras que el crecimiento lejos de la luz se denomina fototropismo negativo.
P: ¿Cómo se denomina el fenómeno cuando las puntas de los sarmientos de la vid crecen hacia objetos oscuros y sólidos?
R: El fenómeno denominado cuando las puntas de los brotes de la vid crecen hacia objetos oscuros y sólidos es fototropismo negativo.
P: ¿Qué receptores de las plantas son responsables de dirigir el fototropismo en Arabidopsis thaliana?
R: Los receptores de luz azul denominados fototropinas son los responsables de dirigir el fototropismo en plantas como la Arabidopsis thaliana.
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