Estrategias de las plantas contra el frío
Las plantas son organismos sésiles que deben adaptarse de forma constante a las condiciones cambiantes de su entorno. Para ello han desarrollado estrategias morfológicas, fisiológicas y anatómicas. En otros artículos sobre plantas xerófilas hemos hablado sobre la como se preparan las plantas para sobrevivir en medios donde las temperaturas son elevadas y la pluviosidad anual es baja, puedes leer sobre el tema aquí (próximamente).
Sin embargo, las plantas también viven en climas completamente opuestos, donde las temperaturas son bajas, llegando a la congelación del agua. En estos ambientes su sistema de transporte basado en la evaporación del agua en sus hojas se ve comprometido y sus mismas células deben protegerse de alguna manera para evitar la congelación. La mayoría de daños ocurren mucho antes de la congelación, entre los 10 y 15ºC, sobretodo en plantas acostumbradas a vivir en climas tropicales y subtropicales con temperaturas entre 35ºC y 25ºC. pero no es la congelación la única preocupación de los vegetales expuestos a bajas temperaturas. Si se rompen los tejidos debido a la congelación estas heridas pueden ser tomadas fácilmente por bacterias nocivas para el vegetal, contra el que, en caso de sobrevivir a la helada, deberá combatir. Estas bacterias a su vez han desarrollado estrategias para acelerar la formación de cristales en las superficie de las hojas, de forma que a la planta no le dé tiempo a poner en marcha sus estrategias anticongelación.
Las plantas optan por una estrategia en principio sencilla. Transforman sus ácidos grasos saturados, el componente principal de la membrana lipídica, en ácidos grasos insaturados gracias a la enzima desaturasa, que son moléculas con mayor movilidad.
Los vegetales son capaces de sobrevivir a temperaturas inferiores que los animales.
Los ácidos grasos saturados necesitan una mayor temperatura para volverse líquidos y a bajas temperaturas son sólidos (en estado semicristalino), de forma inversa los ácidos grasos insaturados son líquidos permitiendo un mayor movimiento de los compuestos de la membrana celular. Al bajar las temperaturas para permitir que los procesos metabólicos se lleven a cabo en la membrana celular y no se queden paralizados la membrana se hace más fluida. Las plantas resistentes al frío suelen tener una proporción mayor de ácidos grasos insaturados que las plantas sensibles.
Además de esta estrategia las células deben evitar la formación de cristales dentro de las células. En principio la formación de hielo en el espacio intercelular no contrae ningún problema para las plantas. La formación de este hielo es muy corriente en los enfriamientos lentos. Pero si esto ocurre en periodos prolongados de tiempo, la falta de agua disponible en el exterior celular puede ser un problema. En estas circunstancias el agua celular puede moverse hacia el exterior.
Por otra parte si el cambio de temperaturas es rápido el hielo puede formarse en el citoplasma o en las vacuolas la estrategia es diferente, se sintetizan moléculas crioprotectoras, que evitan la formación de cristales en estos compartimentos celulares. Los azucares (como la sacarosa) son un crioprotector de fácil acceso para el vegetal, aunque también se han descrito el sorbitol, la rafinosa y los fructanos con el mismo efecto. Por otra parte existen genes que codifican proteínas, tanto en plantas como en animales, cuya función es evitar la formación de los cristales de hielo, gracias a que se unen a moléculas de agua, evitando su ordenación. Cuando el agua empieza a salir de las células se activa la formación de estas proteínas para evitar la completa deshidratación por frío de las células.