Las plantas también sienten la anestesia, pero no sabemos por qué

 Los anestésicos se usaron por primera vez en el siglo XIX cuando, dos años después de que Horace Wells fracasara con el óxido nitroso en 1844, William Morton demostró  que la inhalación de éter evitaba que los pacientes sintieran dolor durante la cirugía. Desde entonces, han ido apareciendo químicos que provocan la pérdida de conciencia. Sin embargo, a pesar de que se han utilizado muchos anestésicos durante siglo y medio, se sabe poco sobre cómo compuestos molecularmente muy diferentes funcionan como tales.

Estructuras moleculares de dos anestésicos ensayados en plantas, el éter, una molécula muy pequeña, y la lidocaína, una enorme. Como se puede ver, son enormemente diferentes, pero producen efectos similares tanto en plantas como en animales. Luis Monje

Farmacólogos, médicos, bioquímicos y fisiólogos han abordado el problema desde múltiples puntos de vista y planteado muchas hipótesis, pero nadie ha logrado explicarlo aún con precisión. En el siglo XIX Claude Bernard llevó a cabo experimentos sobre adormecimiento de plantas. Hoy esas pruebas se han continuado con la aplicación de anestesia a varias plantas, entre otras la venus atrapamoscas Dionaea muscipula. Un enfoque muy original de un grupo de fisiólogos vegetales.

Las plantas y los animales están separados por 1 500 millones de años de evolución. Los animales desarrollaron órganos internos muy distintos, con células funcionalmente muy especializadas. Las células vegetales, por otra parte, son más homogéneas: una célula vegetal de cualquier parte de una planta se parece más a otra célula de otra planta que dos células animales seleccionadas al azar.

Las plantas carecen de neuronas, las células animales especializadas cuya capacidad transmisora neutraliza la anestesia. Las neuronas transfieren información sensorial desde el sistema nervioso periférico al central (y viceversa). Se comunican a grandes distancias mediante señales electroquímicas transmitidas por iones, unas partículas del tamaño de un átomo que pasan a través de los canales iónicos situados en la membrana de las neuronas y de las células sensoriales y motoras distribuidas por todo el cuerpo. Por cambios de polaridad entre el interior y el exterior de las membranas, generan un potencial de acción, el denominado impulso nervioso.

No consuma noticias, entiéndalas.

Experimento para mamíferos y plantas que ilustra la visión de Claude Bernard de que la esencia de la vida, que él pensaba que estaba incorporada en el protoplasma, era compartida y comparable entre reinos. Reproducido de Claude Bernard: Leçons sur les phénomènes de la vie commun aux animaux et aux végétaux, Librairie JB Baillière et Fils, 1878.

El mecanismo de acción (la farmacodinámica) de los anestésicos locales consiste en bloquear los canales iónicos del sodio, lo que impide la transmisión del impulso nervioso a través del axón de la neurona. Eso hace que esta, sea sensitiva o motora, no pueda transmitir ninguna señal hacia o desde el sistema nervioso central (SNC) y permanezca inerte durante un tiempo. Por eso, una vez que un dentista nos inyecta lidocaína, la boca se entumece y, desde ese momento, las neuronas dejan de enviar sensaciones de dolor al cerebro porque están bloqueadas.

Esquema del funcionamiento de la transmisión neuronal en el sistema nervioso de vertebrados. Luis Monje

Las plantas no tienen neuronas pero, como hicieron los autores de esta publicación y se puede comprobar en los siguientes vídeos, las raíces humedecidas con lidocaína provocan que los movimientos foliares de la venus atrapamoscas cesen. 

En el primero, aparece la reacción de cierre de una hoja ante un simple estímulo de contacto.

En el segundo, se observa lo que ocurre después de regar con un poco de lidocaína: la planta no reacciona.

En las plantas no hay neuronas a las que pueda afectar la lidocaína, ni un sistema nervioso que pueda paralizar. ¿A qué se debe la respuesta? Solo cabe especular. Las reacciones al estímulo de las plantas están descentralizadas. No hay un cerebro que controle lo que hacen ni una organización clara de sus procesos de pensamiento porque las plantas, que sepamos, ni sienten ni padecen. Pero, a pesar de que no tengan un sistema organizado, las plantas pasan información de una célula a otra como hacemos nosotros, a través de canales iónicos.

Es más que probable que en el bloqueo de esos canales y en el corte de la comunicación intercelular sea donde reside la capacidad de actuación de la lidocaína en las plantas. Por eso, porque la señal entre ellas está completamente interrumpida, las células sensoriales de las hojas de las venus atrapamoscas no pueden inducir a que las motoras se contraigan.

Por tanto, parece que el efecto en las plantas de la lidocaína está claro. Aunque afecta a tipos de células completamente diferentes, la farmacodinámica es similar tanto en plantas como en animales. Pero ¿qué ocurriría si en lugar de utilizar un líquido se utiliza éter gaseoso, que es un anestésico general?

Hay algunas conjeturas un tanto difusas sobre la farmacodinámica de los anestésicos generales. Entre ellas la más aceptada en el caso de los barbitúricos es que potencian la acción inhibitoria del ácido gamma-aminobutírico, un neurotransmisor inhibitorio a nivel del SNC.

Pero como las plantas carecen de SNC se piensa, aunque nadie haya podido demostrarlo, que el éter funciona como otros anestésicos generales extremadamente lipofílicos que se pueden unir a la membrana lipídica para minorar su conductancia, impidiendo así que las células se comuniquen. Puede que sea así, pero no estamos seguros. Sin embargo, las membranas de las plantas son totalmente diferentes y el éter gaseoso sigue funcionando. No debería funcionar, pero lo hace.

Además de membranas para controlar lo que puede entrar y salir de ellas, las células vegetales tienen paredes celulares que les proporcionan una estructura rígida. Sus membranas son similares a las de los animales, pero, comparadas con las paredes celulares de celulosa y lignina, una membrana lipídica es como una delgada cortina comparada con un muro de ladrillos.

Modelo de una célula vegetal anestesiada. Los anestésicos bloquean los potenciales de acción de las plantas. El tráfico de membranas se altera y se genera rápidamente un exceso de especies reactivas de oxígeno (ROS). Estas rápidas respuestas celulares conducen a la pérdida de respuesta a los estímulos externos. La línea doble representa la membrana plasmática de la célula, alterada en células bajo anestesia. Modificado a partir del original de Yokawa et al. Trends in Plant Science 24 (2019). Luis Monje

Ahora sabemos que el éter también funciona con las plantas, pero saberlo solamente sirve para aumentar nuestro desconocimiento. Demuestra que, al penetrar no solo las membranas citoplasmáticas, sino también las gruesas paredes de las células vegetales, el éter es incluso más potente de lo que sabíamos, aunque ignoremos exactamente cómo lo hace.

Hoy estamos un poco más cerca de saber cómo actúa el éter en animales, pero no mucho más que cuando Claude Bernard realizó sus minuciosos experimentos anestesiando plantas hace 150 años. Las plantas podrían aclararnos muchas cosas. Gracias a su maravillosa simplicidad, abren de par en par una ventana a la investigación en anestesiología.

Hasta ahora hemos aprendido que los anestésicos influyen en las plantas y hay varios grupos de investigadores que están tratando de ofrecer respuestas, pero todavía no han avanzado mucho. Afortunadamente, su trabajo puede ser más rápido que la investigación en animales. Hay menos problemas éticos en torno a la investigación de plantas, por lo que se pueden realizar más estudios. Las plantas también son más fáciles de mantener y controlar que los animales, por lo que la investigación podría realizarse de manera más rápida y consistente que si se intentara con ratas o cerdos.

Hoy la investigación en anestesia es como la física antes de Einstein. Desde Newton, sabíamos que existía la gravedad, sabíamos cómo medirla y teníamos fórmulas matemáticas que funcionaban perfectamente, pero aún no entendíamos en qué consistía exactamente. Al explicar que la gravedad es una consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo, Einstein ofreció la respuesta de cómo actúa la gravedad y cambió la física para siempre.

El Einstein de la anestesiología puede ser un botánico que actualmente está agitando una y otra vez una venus atrapamoscas, buscando saber por qué no está haciendo lo que debería estar haciendo.