La Venus atrapamoscas carnívora se puede anestesiar con éter. Surgen algunos paralelismos sorprendentes con la anestesia en humanos.
por Julius-Maximilians-Universität Würzburg
La medicina dispone de un amplio repertorio de anestésicos cuya medicación permite a los pacientes soportar mejor los tratamientos dolorosos o incluso dormir durante los mismos. Ya en 1842, el éter se utilizó por primera vez para un tratamiento dental en Nueva York. Desde entonces, este anestésico ha servido como uno de los principales anestésicos a nivel mundial durante más de 100 años.
Sorprendentemente, la anestesia también es posible en las plantas . Claude Bernard demostró en 1878 que la planta sensible al tacto Mimosa pudica no reaccionaba al tacto bajo la influencia del éter cerrando sus hojas. Concluyó que las plantas y los animales deben tener una esencia biológica común que es perturbada por los anestésicos.
Los anestésicos de éter se utilizaron durante la cirugía, el parto y en el tratamiento paliativo para aliviar el dolor de los pacientes. Sin embargo, el mecanismo exacto de acción nunca ha sido dilucidado. Incluso con los anestésicos modernos, a menudo no está claro cómo y dónde funcionan. Una de las razones de esto es, sin duda, que los seres humanos son un tema de investigación muy delicado.
Venus atrapamoscas tiene un sistema distintivo para la transmisión de estímulos
Aquí es donde los investigadores de plantas de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania, han intervenido ahora. El equipo del profesor Rainer Hedrich ha estado liderando la investigación sobre la trampa para moscas de Venus durante más de diez años. Ya ha logrado muchas ideas innovadoras sobre la vida de esta planta carnívora.
«A diferencia de la mayoría de las otras plantas, Venus atrapamoscas es particularmente sensible al tacto. En respuesta a tales estímulos, los impulsos eléctricos se activan y transmiten extremadamente rápido para atrapar presas animales», explica Hedrich.
Los impulsos eléctricos (potenciales de acción, AP) del atrapamoscas son comparables a los de nuestro sistema nervioso. Es cierto que las plantas no tienen un sistema nervioso diferenciado. Pero sí transmiten información eléctrica en su tejido conductor, por ejemplo para cerrar la trampa a la velocidad del rayo: «En 2016 pudimos demostrar que Venus atrapamoscas, como un humano, no solo puede percibir el tacto, sino también contar y recordar los AP que ha disparado», explica el profesor de Würzburg. «Así que tenía sentido probar si el éter afecta el sentido del tacto de la planta carnívora y cómo lo hace».
Se deben tomar precauciones de seguridad contra explosiones.
Sin embargo, antes de anestesiar la planta, hubo que superar algunos obstáculos difíciles para poder utilizar el gas éter altamente explosivo.
«Desafortunadamente, las explosiones con resultado de muerte ocurrieron repetidamente en el uso médico del éter. Es por eso que fabricamos un dispositivo protegido contra explosiones para poder trabajar de manera segura sin volar todo el instituto», informa el Dr. Sönke Scherzer con una sonrisa.
De esta forma, los investigadores de Würzburg descubrieron que la Venus atrapamoscas se puede anestesiar, de forma similar a un ser humano, y que no reacciona al tacto durante este tiempo. Las investigaciones de la memoria de la trampa incluso mostraron que la trampa no puede «recordar» los toques durante la anestesia. Por lo tanto, su reacción no es diferente a la de un paciente, como informa el equipo de Hedrich en la revista Scientific Reports .
Venus atrapamoscas proporciona información sobre el mecanismo de acción del éter.
«Sin embargo, las cosas se pusieron realmente emocionantes cuando descubrimos que las trampas anestesiadas pueden percibir el tacto localmente, pero no pueden transmitirlo», dice Sönke Scherzer, el primer autor del artículo.
Cada toque de los pelos sensoriales conduce a la liberación de la molécula señal de calcio en la trampa para moscas de Venus. Esta molécula también juega un papel decisivo en la transmisión de estímulos en humanos.
En la planta, sin embargo, los investigadores de JMU pudieron hacer visible la señal de calcio al expresar sensores de calcio codificados genéticamente. Descubrieron que la señal de calcio todavía se produce en los pelos sensoriales de las plantas anestesiadas después de un toque, pero que ya no sale de este sensor táctil. El éter, por lo tanto, interrumpe la transmisión de estímulos.
«Ahora finalmente sabíamos en qué tejido actúa el éter», dice Sönke Scherzer. Pero para comprender el mecanismo exacto de acción de la anestesia, los investigadores de Würzburg estudiaron estos pelos en detalle y descubrieron que solo los pelos de las trampas completamente desarrolladas activan la señal de calcio rápido cuando se tocan. Las trampas inmaduras, por otro lado, no tienen esta señal y, por lo tanto, no pueden atrapar ninguna presa.
¿Qué distingue a las trampas maduras de las inmaduras?
«Ahora hemos analizado cómo difieren estas dos etapas de desarrollo y nos hemos encontrado con un gen interesante que se encuentra exclusivamente en los pelos de las trampas para adultos», dice Rainer Hedrich. Este gen codifica un receptor de glutamato, que aparentemente es responsable de la rápida transmisión de estímulos. Estos receptores perciben el neurotransmisor glutamato y también se encuentran en humanos, donde intervienen en la transmisión de estímulos en las sinapsis.
Aquí, los investigadores de plantas recibieron el apoyo del profesor Manfred Heckmann, un experto en receptores de glutamato animal en JMU Würzburg. «De hecho, vemos señales de calcio cuando estimulamos las trampas externamente con glutamato», dice Heckmann. «Sin embargo, esta respuesta no ocurre en trampas anestesiadas o trampas inmaduras sin el receptor de glutamato expresado. Por lo tanto, el receptor de glutamato parece ser un objetivo probable en la anestesia con éter. Cuando este receptor se bloquea, la transmisión del estímulo también se detiene.
«Ahora necesitamos averiguar qué tienen en común los receptores de glutamato de animales y plantas y en qué se diferencian», destaca Heckmann la investigación experimental en curso.
“Con este artículo, demostramos que la Venus atrapamoscas puede servir como objeto de estudio no solo para la investigación de plantas, sino también para la medicina. Con ella, podría ser posible investigar el mecanismo de acción de las drogas sin tener que realizar experimentos con animales. Scherzer ofrece la perspectiva.
