Cuando un patógeno nos “ataca”, nuestro sistema inmune actúa y nos protege de la enfermedad “matando” a ese invasor dañino. Aunque de forma muy diferente, las plantas también tienen su propio sistema inmune, que las defiende de diferentes infecciones.

Cuando un patógeno entra en el cuerpo humano, hay dos tipos de células que entran en acción: los macrófagos y las células dendríticas (o de Langerhans). La forma en que estas células de defensa actúan es mediante la ingestión directa del intruso, para digerirlo y matarlo, o la ingestión de células que estén siendo atacadas por el patógeno, eliminándolas de igual forma. Tanto los macrófagos como las células dendríticas actúan contra todos los invasores que entren en el cuerpo –sin saber previamente “quién” está atacando– mediante la respuesta inmunitaria denominada innata.

Una vez el patógeno ha sido digerido, estas células defensivas cogen pequeñas moléculas de éste (denominadas antígenos) y las sitúan en su exterior. Posteriormente, se acercan a otras células de defensa, denominadas linfocitos T, y les “enseñan” estos antígenos. De esta forma, los linfocitos T aprenden a reconocer al patógeno y, cuando éste ataque de nuevo, lo destruirán de forma más rápida y efectiva.

Señales hormonales defensivas

En el caso de las plantas, su sistema inmune funciona de forma muy diferente, porque no dispone de células de defensa que se muevan por todos sus órganos. Actúa mediante señales hormonales y respuestas defensivas. Cuando un patógeno ataca una planta –por ejemplo, una hoja–, el vegetal reconoce al patógeno mediante sus células y desarrolla dos tipos de respuesta.

Por un lado, una respuesta local, en la hoja atacada, donde se sintetizan compuestos antimicrobianos u otras moléculas que “maten” al invasor. Por otro lado, se activa una respuesta defensiva por toda la planta (o sistémica): envía hormonas (como el ácido salicílico y el ácido jasmónico) que activan respuestas de defensa en otros órganos vegetales, como otra hoja o las raíces.

Estas señales hormonales provocan la acumulación en estos otros órganos vegetales de las mismas moléculas defensivas que actuaron en la primera hoja infectada, preparando a toda la planta contra el posible futuro ataque del patógeno.

“Vacunas” vegetales

Sin embargo, no es siempre necesario el ataque de un patógeno para que la planta active sus defensas. Cuando microorganismos beneficiosos, como bacterias u hongos, entran en contacto con las raíces, el vegetal activa esas mismas respuestas defensivas en sus hojas. Por lo tanto, estos microorganismos actúan como “vacunas” que preparan a las plantas para defenderse mejor contra posibles patógenos que puedan infectarlas.

Uno de estos microorganismos beneficiosos es el hongo Trichoderma, ampliamente utilizado como biofungicida en agricultura para combatir a otros hongos patógenos que atacan a los cultivos.

Además de colonizar las raíces e inducir las defensas de las plantas, Trichoderma actúa mediante otras estrategias antifúngicas. Por ejemplo, produce compuestos químicos tóxicos para los hongos patógenos. Pero también es capaz de atacarlos directamente, atrapándolos y digiriéndolos internamente hasta matarlos.

Experimento con brócoli

Por otro lado, dentro del grupo de los hongos nocivos encontramos a una amplia diversidad de microorganismos muy diferentes, como Sclerotinia sclerotiorum. Este patógeno ataca a las raíces, tallo, hojas y frutos de diferentes cultivos, provocando lesiones negras que van creciendo hasta provocar la pudrición completa del vegetal, que queda cubierto de un moho blanco.

Uno de los grupos de cultivos que puede ser atacado por Sclerotinia sclerotiorum son las brásicas, que incluyen a verduras (brócoli, berza, repollo, coliflor, etc.), ampliamente consumidas por sus características nutraceúticas (antioxidantes, anticancerígenas, etc.).

Utilizando el brócoli como cultivo, a Sclerotinia sclerotiorum como patógeno y a Trichoderma hamatum como hongo beneficioso, investigadores de la Universidad de Valladolid y de la Misión Biológica de Galicia (CSIC) hemos descubierto un nuevo mecanismo de inmunidad en plantas muy similar al ya conocido en humanos.

Sistema inmune parecido al humano

Nuestra pregunta inicial fue ¿podría Trichoderma actuar como los macrófagos o las células dendríticas? La respuesta es sí. En el suelo cercano a las raíces, espacio denominado rizosfera, Trichoderma y los hongos patógenos entran en contacto. En nuestro estudio, este contacto hongo-hongo lo llevamos a cabo con Trichoderma hamatum y Sclerotinia sclerotiorum.

Al detectar al hongo patógeno, Trichoderma produce unas enzimas digestivas denominadas quitinasas y glucanasas. Éstas rompen la pared celular del patógeno y liberan unas moléculas denominadas oligómeros, de quitina y glucanos. Cuando las raíces reconocen estos oligómeros, activan sus defensas por toda la planta. Como consecuencia, cuando el patógeno ataca las hojas no es capaz de infectarlas.

Por lo tanto, Trichoderma actuaría como un macrófago o una célula dendrítica humana, pero para las plantas. Liberaría antígenos (en forma de oligómeros) de la pared celular del patógeno (Sclerotinia), poniéndolos a disposición de las raíces del vegetal, para que ésta pueda activar sus defensas y defenderse del patógeno cuando ataque.

Este estudio nos enseña que las plantas pueden desarrollar mecanismos de inmunidad sorprendentemente similares a los de los animales, gracias a la interacción con microorganismos beneficiosos del suelo. Hemos aprendido que hongos como Trichoderma no solo actúan como agentes de control biológico directo, sino que también desempeñan un papel clave como “mediadores inmunes”, al ayudar a la planta a reconocer anticipadamente a sus patógenos y a activar defensas sistémicas eficaces.

Esta novedad amplía nuestro conocimiento sobre la complejidad del sistema inmune vegetal y abre interesantes aplicaciones en agricultura sostenible, como el diseño de estrategias de protección de cultivos basadas en microorganismos beneficiosos que funcionen de forma similar a una vacunación. Ello reduciría el uso de productos químicos y mejoraría la salud y productividad de las plantas.

Jorge Poveda Arias no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.