Explicación del mecanismo de ataque químico del tizón de la papa

La citolisina es producida por patógenos como bacterias y hongos y puede acabar con cosechas enteras si no se utiliza protección química. El estudio, realizado por investigadores de Tübingen y sus instituciones asociadas en Berkeley, Burdeos, Liubliana, Lieja y Wako en Japón, así como en Göttingen en Alemania, puede conducir a formas de proteger mejor los cultivos contra tales patógenos en el futuro. El estudio ha sido publicado en la última edición de Science .

La Gran Hambruna en Irlanda se cobró alrededor de un millón de vidas y obligó a más de un millón de personas a emigrar. Se inició en 1845 con el fracaso de las cosechas de papa en ese y los siguientes años debido a la plaga de la papa , provocada por un oomiceto llamado Phytophthora infestans. Mata rápidamente la planta infectada y estropea los tubérculos de patata.

“Este organismo patógeno produce citolisina, una verdadera toxina asesina”, dice la Dra. Isabell Albert del Centro de Biología Molecular Vegetal de Tubinga. El objetivo del organismo es matar las células vegetales para poder alimentarse del tejido muerto”. Para ello, la citolisina perfora la membrana celular vegetal y la daña irreparablemente. Las células afectadas mueren.

Phytophthora infestans no es el único patógeno que utiliza esta táctica, explica Albert. Lo mismo ocurre con Pectobacterium carotovorum, que ataca principalmente a las raíces; también es el modo de ataque preferido del hongo Botrytis, que arruina los cultivos de frutas y hortalizas. Lo que no se entendía hasta ahora era por qué estas citolisinas dañan gravemente algunas especies de plantas y no afectan a otras. “Por ejemplo, las células de todo tipo de cereales no son destruidas por la toxina”, afirma Albert. “Por lo tanto, los patógenos como la plaga de la patata no dañan los cereales”.

Los investigadores ahora han demostrado que la sensibilidad a la citolisina depende de un receptor en la célula vegetal que es significativamente diferente en diferentes tipos de plantas. En ambos casos se trata de una cadena molecular de residuos de azúcar y grasas, pero en plantas como las patatas y los tomates la cadena es corta, mientras que los cereales tienen una cadena molecular mucho más larga. “Este receptor más largo aparentemente significa que la citolisina puede conectarse con el receptor del trigo o la cebada, pero no puede alcanzar la membrana celular y, por lo tanto, no puede tener su efecto mortal”, informa Albert.

Como explicó el profesor Thorsten Nürnberger, director del estudio, las características de los distintos receptores de toxinas ofrecen una importante aplicación potencial: “Entre las plantas que son sensibles a la citolisina debido a su receptor se encuentran muchas malas hierbas”. Esto abre la posibilidad de desarrollar un herbicida natural a partir de una toxina microbiana que actuaría de forma muy selectiva y, por tanto, de una manera mucho más respetuosa con el medio ambiente que los herbicidas comunes hoy en día, como el glifosato.

Otra perspectiva que surgió del estudio, según Nürnberger, es el desarrollo de nuevos tipos de productos químicos biológicos protectores de las plantas. Según él, es posible que se puedan utilizar moléculas de azúcar especiales para bloquear la toxina citolisina , evitando que se adhiera a las células vegetales vulnerables. Esto podría permitir una protección eficaz contra el ataque de una serie de enfermedades mortales de las plantas, afirma Nürnberger.