Los niveles de dióxido de carbono de la atmósfera están aumentando a un ritmo alarmante, y las nuevas investigaciones indican que la planta de soja baja sus defensas a medida que el CO2 aumenta. Los elevados niveles de CO2 perjudican a un componente clave de la defensa de las hojas de las plantas para ser comidas por los insectos, según el informe.
El estudio de la Universidad de Illinois aparece esta semana en la red en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
La deforestación y la quema de combustibles fósiles han incrementado significativamente los niveles de dióxido de carbono desde fines del siglo 18, dice el biologo, Profesor y Jefe de Departamento Evan DeLucia, autor del estudio.
"En la actualidad, el nivel de CO2 en la atmósfera es de aproximadamente 380 partes por millón", dijo DeLucia. "Al comienzo de la Revolución Industrial era de 280 partes por millón, y había estado en ese nivel durante al menos 600000 años – y probablemente varios millones de años antes también.
Las actuales predicciones son que el dióxido de carbono atmosférico llegará a 550 partes por millón en el año 2050, dijo DeLucia, y la rápida industrialización de China y la India pueden incluso acelerar ese calendario.
El nuevo estudio, dirigido por el profesor de entomología y jefe del departamento Mayo Berenbaum, sobre la semilla de soja (Soy FACE) en instalaciones de Illinois. Este laboratorio de investigación al aire libre puede exponer a las plantas de soja en un campo a una variación de CO2 atmosférico y niveles de ozono - sin aislar a las plantas de otras influencias ambientales, como la lluvia, el sol y los insectos.
Altos niveles de dióxido de carbono atmosférico aceleraran la tasa de fotosíntesis. También aumenta la proporción de hidratos de carbono en relación con el nitrógeno en las hojas de plantas.
Los investigadores querían saber cómo esta alteración de carbono-a-nitrógeno afectaba a los insectos que se alimentan de las plantas. Se prevé que los insectos comen mas hojas para satisfacer sus necesidades de nitrógeno.
Cuando se puso de sometio a la soja sobre el terreno a elevados niveles de dióxido de carbono, los investigadores vieron el efecto esperado: La soja en la parcela de ensayo expuso más signos de daños del insecto que las parcelas en los alrededores. Una inspección más cercana reveló que la soja que creció a niveles elevados de CO2 atrajo a muchos más escarabajos japoneses adultos, mas gusanos de raíz del maíz occidental y, durante los brotes de soja más áfidos de Asia, que la soja en otras parcelas.
Las orugas y larvas de otros insectos necesitan nitrógeno para crecer y construir nuevos tejidos, pero los insectos adultos pueden sobrevivir y reproducirse en una dieta alta en hidratos de carbono. Por lo tanto, tiene sentido que un mayor número de adultos emigren a las plantas con altas concentraciones de CO2, dijo DeLucia.
Sin embargo, ¿porque el mayor nivel de azúcar en las hojas tuvo este efecto? Para encontrar la respuesta, el equipo permitio a los escarabajos vivir sus vidas en tres condiciones diferentes: en una planta sometida a un alto nivel de CO2, en una con baja emisión de CO2 fuera de las plantas de soja de la parcela FACE o en una planta cultivada sometida a baja emisión de CO2 fuera de la parcela de ensayo, pero que tenía su contenido en azúcar artificialmente impulsado.
"Lo que descubrió fue sorprendente," dijo DeLucia.
Los escarabajos en las plantas de soja sometidas a altos niveles de CO2 han vivido más tiempo, y como resultado producen más descendencia, que los que viven fuera de la parcela Soy FACE. Incluso aquellos alimentados con una dieta complementaria de azúcares no extendieron tanto su vida útil.
"Así que aquí estábamos pensando que los azúcares son lo principal para alimentar a los escarabajos y estas hojas sometidas a aumento de CO2 parece que les van mucho mejor" dijo DeLucia. "Y aunque todavía puede ser cierto parece que los azúcares no son lo que causa que vivan más tiempo y tengan más descendencia."
El equipo ha dirigido su atención a las vías de señalización hormonal de las plantas, centrándose en una clave de defensa química que las plantas producen para evitar un ataque de insectos. Cuando los insectos comen sus hojas, la soja y otras plantas producen una hormona, ácido jasmonic, que comienza una cadena de reacciones químicas en las hojas que aumentan sus defensas. Normalmente, esto conduce una cascada de producción de altos niveles de un compuesto denominado inhibidor de la proteasa. Cuando los insectos ingieren esta enzima, se inhibe su capacidad para digerir las hojas.
"Lo que hemos descubierto es que las hojas cultivadas en altos niveles de CO2 pierden su capacidad de producir el ácido, y que todo el proceso de la defensa se para," dijo DeLlucia. "Las hojas ya no son adecuadamente defendidas".
El mayor contenido de carbohidratos de las hojas y la falta de defensas químicas permitió a los insectos adultos disfrutar de las hojas y vivir más tiempo y producir más descendencia.
"Este estudio demuestra que el cambio ambiental mundial es multifacético," dice Berenbaum. "El impacto de las elevadas emisiones de dióxido de carbono para paralizar la capacidad de la planta para responder a los daños de los insectos se ve agravado por la presencia plagas invasoras de insectos en los campos de soja. El escarabajo japonés, como su nombre indica, esta relativamente hace poco en Illinois en los campos de soja. Se trata de evitar los daños considerables que produce, pero ahora este estudio sugiere que su capacidad para infligir daños no harán sino aumentar con el tiempo. "
Los investigadores, que también están afiliados a Instituto de Biología Genómica, ahora tratan de determinar si el mismo proceso ocurre en otras plantas.
Sacado de Con.Ciencia
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