Noticia Nº42: ¿Pamplinas? La Stellaria “estrella” de las malas hierbas.

Ahora, con la llegada de la primavera, las hierbas experimentan una explosión de vida. Las lluvias de marzo y la temperatura suave han preparado el suelo para la germinación y crecimiento rápido de un conjunto colectivo de plantas que reverdecen nuestros suelos, desde en los degradados ecosistemas urbanos hasta los prados y bosques. Son las mal llamadas “malas hierbas”. Y es que el concepto de malo es puramente basado en los intereses humanos: el crecimiento de hierbas en jardines no es considerado estético y su crecimiento desmesurado puede ahogar las plantas cultivadas. Pero las hierbas no sólo no tienen nada de malo. Son bellísimas y su bioquímica tiene mucho que enseñarnos: la biología y bioquímica de las hierbas las ha convertido en modelos de investigación esenciales, como la humilde “mala hierba” Arabidopsis. 

Pero yo voy a hablaros de otra común “mala hierba” muy abundante al final del invierno e inicios de la primavera: la Stellaria media, llamada comúnmente “pamplina” y “hierba gallinera”, debido a que es muy consumida por gallinas y pollos. Por sus humildes florecillas tal vez nos referimos como “pamplinas” a las cosas insignificantes, pero de insignificante no tiene nada.

Hierba gallinera o Stelllaria media

La Stellaria es una planta muy común y que podeis encontrar en cualquier parte, aunque prefiere las temperaturas moderadas, por ello prefiere vivir en Europa y Norteamérica y puede crecer en las zonas frías del norte, como en Groenlandia. Es fácil de distinguir, pues hacia el final del invierno  germina masivamente y forma densos tapices con ramas alargadas, salpicados de florecillas blancas de menos de 1 cm, como estrellitas blancas en un fondo verde (de ahí el nombre Stellaria). La planta tiene las características típicas de la familia de las Cariofiláceas a la que pertenece: las flores en cimas dicasiales (es decir, las ramitas terminan en una doble ramita coronada por una flor cada una), la distribución de las hojas y las características de la flor, en particular el gineceo formado por 3 o 5 carpelos, la flor es hipógina y su ovario es súpero y, sobre todo, por los tres estigmas papilosos que culminan el órgano sexual femenino. La planta crece muy bien en suelos ricos en nitrógeno y materia orgánica y, de hecho, es un bioindicador de suelos ricos. A veces crece tanto que puede llegar a ahogar otras plantas, aunque normalmente no es una planta dañina, hasta el punto de que en algunos cultivos se la deja crecer para que inhiba el crecimiento de otras “malas hierbas” dañinas, como la Convolvulus arvensis correhuela, una planta trepadora que puede dañar vides y plantas de huerto. Por otro lado, dada su resistencia al frio, puede ser un reservorio de virus, áfidos y hongos durante el invierno, favoreciendo su propagación durante el verano. También es resistente en entornos urbanos, por lo que puede encontrarse en escombreras y descampados  (un completo estudio sobre la biología de ésta planta se encuentra en Turkington et al., 1980. The biology of Canadian weeds. 42. Stellaria media (L.)Vill. Can. J. Plant Sci. 60: 981-992.)

Flor  hermafrodita de Stellaria media. Se observa el ovario súpero, tres estambres cargados de polen, cinco pétalos bilobulados, el estilo corto y los tres estigmas papilosos, característicos de ésta planta. Los sépalos son vellosos por un solo lado y mas grandes que los pétalos.

La Stellaria es una de las pocas plantas directamente comestibles por humanos y se usa en ensaladas modernillas. En Japón la planta se llama hakobe y se utiliza en una sopa tradicional llamada Nanakusa no sekku. Cruda y en gran cantidad, sin embargo, la planta es indigesta por su contenido en saponinas. Se la han atribuido diversas propiedades medicinales. Sin embargo, no se ha demostrado ningún efecto significativo relacionado con estas supuestas propiedades. Su comestibilidad es otro efecto beneficioso de esta planta, ya que sirve de alimento a conejos, aves, ganado… de ahí el nombre común “hierba gallinera“.

 

Porno duro!! granos de polen adheridos al estigma (a la izquierda), que está cubierto de papilas, o células llenas de líquido, pegajosas. El polen adherido en la posición adecuada emite un tubo polínico a lo largo del estigma y el estilo e introduciendo el núcleo que fecundará el óvulo. El ADN de esta planta se distribuye en 20 cromosomas. A la derecha, granos de polen en la antera. La Stellaria no necesita compañeros para tener sexo, ella solita se apaña…

La planta es científicamente interesante sobre todo por dos aspectos: tiene un alto grado de plasticidad fenotípica, es decir, sus características (tamaño, anatomía, etc) puede experimentar grandes variaciones dependiendo de las condiciones ambientales, lo cual la permite adaptarse a condiciones cambiantes. La presión selectiva que ejercemos los humanos sobre el colectivo de las “malas hierbas” favorece los fenotipos resistentes a todo tipo de daños y que mejor y más rápidamente germinan y realizan sus ciclos vitales, por lo que la plasticidad del fenotipo de la Stellaria es una gran ventaja. De hecho, la planta ha desarrollado rápidamente un fenotipo resistente a los herbicidas derivados de la sulfonilurea. Y aquí podemos contar algo de bioquímica de la que no se suele enseñar en las antropocéntricas clases de la Universidad:

Los herbicidas basados en la sulfonilurea (un derivado de esa maravillosa molécula que es la urea) son inhibidores específicos del enzima acetohidroxiácido sintasa (AHAS) acetolactato sintasaEl enzima AHAS (ver McCourt, J. A., & Duggleby, R. G. (2006). Acetohydroxyacid synthase and its role in the biosynthetic pathway for branched-chain amino acids. Amino Acids, 31(2), 173–210)  inicia la ruta de síntesis de valina, isoleucina y leucina en plantas y algunos microorganismos.

Ruta de síntesis de valina y leucina en plantas, vía AHAS. El herbicida Clorsulfuron inhibe el enzima que inicia la ruta, provocando la muerte de la planta, ya que ésta no puede sintetizar nuevas proteínas.

La inhibición del enzima implica que la planta no puede producir estos tres aminoácidos, por lo que muere al no poder generar nuevas proteínas y enzimas. Así, las sulfonilureas, como el clorsulfurón, o las imidazolinonas como el imazaquin, son venenos para las plantas sin afectar a los animales, que carecemos de ésta ruta, por lo que no podemos sintetizar éstos aminoácidos (debemos ingerirlos en la dieta) y por eso los llamamos aminoacidos esenciales. La ventaja de no sintetizar éstos aminoácidos es que somos inmunes a éstos herbicidas. Esta ruta bioquímica es un hito evolutivo, implica enzimas muy complejos que requieren cofactores como clusters hierro-azufre y los oligoelementos manganeso o cadmio (metal tóxico para los animales, pero que en pequeñas cantidades es esencial en ésta ruta biosintética). La ruta de AHAS es fundamental para la vida de los animales, ya que con ella las plantas producen los aminoácidos que necesitamos. El enzima AHAS necesita oxígeno molecular para funcionar, por ello esta ruta comienza en un ancestro común aerobio que era probablemente una proteobacteria, según los estudios de evolución. La AHAS pertenece a la familia de la piruvato oxidasa y puede provenir de evolución divergente a partir de ésta.

Resumen de la biosíntesis de aminoacidos ramificados por AHAS, esta vez en bacterias.

Una maravilla adaptativa de la Stellaria es que tiene un fenotipo de AHAS resistente a la inhibición por herbicidas, debido a una mutación en algunos aminoácidos del enzima. Por ello se la ha utilizado en diversos estudios sobre el tratamiento con herbicidas.

Enzima AHAS en plantas. Esta formado por cuatro subunidades. En B se ve una de las subunidades con cofactores y el inhibidor imazaquin en amarillo. La figura viene de PNAS 103:569-573.

El enzima AHAS, una extraordinaria maquina bioquímica con un complejo mecanismo que requiere varios cofactores, magnesio y oxígeno (https://doi.org/10.1073/pnas.1714392115) también está presente en microorganismos y resulta un objetivo de ataque prometedor en el desarrollo de algunos antimicrobianos. Por ejemplo, el desarrollo de fármacos inhibidores de la AHAS en la bacteria de la tuberculosis puede ser fundamental para el desarrollo de antituberculosos y el tratamiento de la enfermedad producida por cepas resistentes a tratamientos tradicionales.

No está mal para nuestra humilde “pamplina”.

 

 

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