¿Cómo saben las raíces del árbol dónde hay agua para crecer en esa dirección cuando les conviene?

Muchas gracias por la solicitud Irene y por la paciencia :P.

Ya Sergio explica la esencia muy bien en su respuesta. Por eso lo que me gustaría hacer aquí, es dar un panorama más amplio y agregar algunos de los asombrosos descubrimientos que se han hecho en estos últimos años.

¿Cómo hacen las plantas para orientar sus raíces hacia donde está el agua? Es llamativo que a pesar de la importancia de conocer la respuesta a esta pregunta en detalle, la investigación siempre se ha enfocado en otro tipo de "tropismos" (gravitropismo, heliotropismo, etc.). Pero desde hace unos 6 años el hidrotropismo tiene su merecida atención que incluso ha derivado en una fascinante nueva disciplina...

Antes de irme por las ramas, te cuento que las plantas sienten los gradientes de humedad del suelo, en todo su cuerpo. Imagínate metiendo los dedos de tus pies en la arena, y sentir dónde se siente más húmedo. Salvando las grandes diferencias, las plantas logran hacer algo parecido. Y por otro lado, muy sorprendentemente parece que las plantas pueden "escuchar" el sonido del agua corriente. Sí, así como lees, escuchar… Pero antes de eso permíteme empezar por un concepto básico para entender bien el modo de vida de una planta terrestre.

Las plantas no tienen un cerebro ni órganos tipo lengua o nariz para constituir un sentido como en nosotros animales, pero el principio celular de su percepción, es el mismo. La cantidad de agua afecta la actividad de su membrana celular, como en cualquier ser vivo, aunque en las plantas, esto tiene una vuelta de tuerca más. Las plantas terrestres están formando parte del llamado continuum hídrico SPA (suelo-planta-atmósfera): el agua forma como una columna, fluyendo hacia arriba desde el suelo, pasando por cada célula vegetal, subiendo por los vasos conductores y evaporándose luego en el aire que las rodea. Está fluyendo imperceptiblemente todo el tiempo, con oscilaciones rítmicas a lo largo del día pero siempre fluyendo (de hecho, sólo el 5%, más o menos, del agua que absorben, queda "retenida" en sus tejidos, el 95% restante simplemente pasa de largo). Las plantas funcionan como una bomba de succión, impulsada por tres fuerzas: 1- el vacío (o presión negativa) que deja el agua al evaporarse a través de estomas y la misma epidermis, 2- la presión que produce la ósmosis, desde las raíces y 3- la capilaridad que se da en cada microscópico vaso de conducción.

Esta es la teoría más aceptada, para explicar cómo es que el agua puede llegar hasta hojas y yemas, a varios metros sobre el suelo, (como los impresionantes 300m de las sequoyas). Esto hace que el más leve cambio en esta columna de agua bajo tensión, sea percibido por las plantas en toda su estructura. Los sensores de dichos cambios, son unas proteínas de membrana y las hay de dos clases como mínimo. Uno es un tipo de enzima llamada kinasa. Cuando la membrana se "afloja", la kinasa se activa e inicia una cadena de reacciones que terminan activando otras enzimas en el interior de la célula. Los otros sensores son unos canales de iones mecanosensitivos. Cuando la membrana pierde turgencia o se desprende de la pared celular, estos canales se abren, permitiendo el ingreso de Ca2+ y otros iones, cuyo resultado es no sólo inducir la entrada de agua si no también activar diferentes enzimas y hasta los genes que "mandan" la síntesis de otras enzimas. Sin importar el sensor y en qué parte de la planta se active, lo que termina ocurriendo en última instancia es la síntesis de alguna de las principales fitohormonas o sus transportadores. La más famosa y que menciona Sergio, es la auxina, que se sintetiza en las yemas de las partes verdes y actúa promoviendo o inhibiendo la elongación y división celular. En la raíz, a altas concentraciones, tiene un efecto inhibitorio del crecimiento. Ahí donde se acumula, las células crecen menos. Te muestro como sería en forma gráfica en la punta de una raíz, con la siguiente figura que recorté de este trabajo [1] :

Imaginemos que a la derecha de la imagen, el suelo está más seco. Allí las células pierden turgencia al entrar menos agua y se activan dichos sensores disparando la síntesis de la proteína exportadora de auxina. Esto con el fin de producir una asimetría de los niveles de esta hormona entre ambos lados de la raíz (que es lo que se simboliza en azul): se envía la auxina a la cara más cercana al sector "húmedo", para que se acumule ahí y así detener el crecimiento de los tejidos en ese lado, mientras que la cara opuesta, sigue creciendo a un ritmo normal. Esto produce que la punta de la raíz se tuerza hacia la izquierda en este caso, el sector más húmedo del suelo, y continúe creciendo en esa dirección.

Esto ocurre cuando las raíces está ya practicamente encima de un gradiente de humedad pero no explica cómo las raíces se orientan cuando están a metros de la fuente de agua. Esto vino a responder el fascinante y nuevo campo de la fito-acústica. [2]La respuesta de las plantas a las vibraciones, fue algo que surgió de los estudios de su capacidad de defensa frente al ataque por larvas de insectos. Se vio que esa respuesta de defensa, también aparecía cuando se simulaba la vibración de masticación de una oruga sobre una hoja. Esto llevó a la pregunta de si las plantas podrían responder a otras vibraciones, vibraciones sonoras transmitidas por el aire o la tierra especialmente. Y la evidencia respondió con un rotundo SÍ!. Es fascinante ver que la planta de guisante orienta sus raíces hacia una fuente de sonido de agua corriente, tanto de agua que fluye dentro de una tubería, como una grabación de ese sonido [3]. Aún se desconoce qué parte del cuerpo vegetal es el órgano receptor o cómo se produce la percepción, lo claro es que las células responden a nivel molecular, sintetizando enzimas y hormonas para responder al estímulo sonoro. Y sí, como te habrás imaginado, también responden al zumbido de insectos.

Este sería el mecanismo principal por el que las plantas pueden percibir la cercanía y dirección del agua, tanto subterránea como superficial, aún a metros de distancia, antes de percibir las diferencias en gradientes de humedad. Las implicaciones que esta respuesta tiene a nivel ecológico es algo que apenas ahora se está vislumbrando.

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