La investigación “Una biblioteca de respuestas electrofisiológicas en plantas: un modelo de educación transversal y ciencia abierta”, cuya autoría pertenece a Danae Madariaga, Derek Arro, Catalina Irarrázabal, Alejandro Soto, Felipe Guerra, Angélica Romero, y otros, fue publicada en la revista Taylor & Francis.
El grupo de estudiantes, elaboró una investigación dentro de un campo poco explorado aún, como son las señales eléctricas en plantas, para indagar en la emisión de señales de estas, similares a los impulsos cerebrales que emite el cerebro. Aunque en las plantas se trata de señales mucho más lentas, (1000-15,000 veces), que en el caso de plantas de movimiento rápido como la venus atrapamoscas (planta carnívora) o la mimosa púdica, para activar esos movimientos.
Sin embargo, hay otras plantas que no tienen esos movimientos tan notorios, entre ellas tomates, ajíes, albahacas, etc. no obstante, también emiten señales eléctricas y una de sus funciones es alertar. Por ejemplo, si un animal herbívoro se está comiendo una planta, una señal eléctrica pasa por las ramas diciendo “nos están atacando”, y la planta puede sintetizar compuestos amargos para que las hojas no tengan un buen sabor. Una planta no puede correr lejos cuando está bajo ataque, tiene ese particular problema de que tiene que quedarse “en su lugar para siempre”. Pero sí tiene sistemas de protección y defensa (espinas, venenos, producción de compuestos amargos, etc.).
Debido a que hay muy poca investigación sobre la electrofisiología en plantas que no tienen movimientos rápidos, el joven equipo científico, se adentró a buscar respuestas. Y El proyecto, catalogado por sus tutores como ambicioso, se desarrolló una vez más con el Colegio Alberto Blest Gana (CABG) en San Ramón, Santiago.
Figura 2. Configuración experimental utilizando el dólar argentino (Plectranthus purpuratus) como ejemplo. Observe que el estudiante marca manualmente el punto de presentación del estímulo de la llama en el software de grabación mediante la pulsación de una tecla numérica.
Figura 3. Biblioteca de descargas eléctricas de 9 plantas. Potentes de acción robustos de atrapamoscas (n = 34) y mimosa (n = 23) provocados por estímulos táctiles. Las grabaciones de Mimosa mostraron señales rápidas (n = 14, verde) y lentas (n = 9, verde claro). Otras grabaciones de plantas muestran supuestos potenciales de herida obtenidos a través de un estímulo de llama. Dependiendo del estímulo, se realizaron diferentes análisis de datos (ver métodos). Los trazos grises individuales representan experimentos individuales y las líneas verdes muestran la media general con la desviación estándar como áreas sombreadas. Líneas discontinuas horizontales en 0 como referencia después de la resta de la línea base. La barra vertical representa el máximo de respuestas normalizadas. au = unidades arbitrarias.
La electrofisiología en plantas es una temática todavía poco estudiada, siendo además un modelo ideal para la inclusión de estudiantes en todos los niveles educativos y en este proyecto, se trabajó en una investigación en ciencia abierta, que reunió a científicos con estudiantes de secundaria, profesores y estudiantes universitarios de Chile, Alemania, Serbia, Corea del Sur y EEUU. Los estudiantes registraron las señales electrofisiológicas de 15 especies de plantas en respuesta a una llama o estímulo táctil aplicado a las hojas. Observando que aproximadamente el 60% de las plantas estudiadas mostraron una respuesta electrofisiológica, con un retraso de ~ 3-6 s después de la presentación del estímulo. En experimentos preliminares de velocidad de conducción, verificaron que las señales observadas son de hecho de origen biológico, con velocidades de transmisión de información de ~ 2–9 mm/s. Estos experimentos, fácilmente replicables, pueden servir para incluir a más investigadores y estudiantes a contribuir a nuestra comprensión de la electrofisiología de las plantas.
El proyecto de investigación es resultado de la alianza entre Backyard Brains y Colegio Alberto Blest Gana
La empresa lleva 10 años trabajando con el Colegio Alberto Blest Gana de San Ramón. Desde sus inicios a través de charlas, talleres hasta la actualidad, han incrementado el desafío, que hoy se traduce en la publicación de la Revista Taylor Francis.
El equipo conformado por la profesora de biología, Angélica Romero, Fabián Ovalle, el coordinador, y el neurocientífico Étienne Serbe-Kamp del Instituto Max Planck de inteligencia biológica y la LMU en München. El grupo de estudiantes de tercero y cuarto medio: Danae Madariaga, Derek Arro, Catalina Irarrázaval, Alejandro Soto, y Felipe Guerra.
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