En pocas palabras, el estrés térmico es lo que les ocurre a las plantas cuando están expuestas a enormes cantidades de luz solar y calor durante demasiado tiempo, algo que cada vez es más frecuente debido al calentamiento global que sufre el planeta por causas antropogénicas.
El término “estrés térmico” suele referirse a un periodo en el que las plantas están sometidas a altas temperaturas durante el tiempo suficiente para alterar de forma permanente su capacidad de funcionar o crecer con normalidad.
El rango ideal para la mayoría de las plantas oscila entre 20 y 30 °C. Las temperaturas fuera de este rango, ya sea en el aire o en el suelo, durante el día o la noche, pueden resultarles perjudiciales. El estrés térmico es el efecto acumulativo de la intensidad del calor, el tiempo que la planta está expuesta al calor y la velocidad a la que aumenta la temperatura.
Estrés térmico en plantas
A medida que el planeta se calienta por efecto del cambio climático, las plantas —que no pueden desplazarse para evitar condiciones adversas— activan un amplio abanico de respuestas al estrés térmico. Un número especial de la revista Science examina cómo el calor las afecta en múltiples escalas, desde moléculas y células hasta poblaciones, comunidades y ecosistemas completos.
Este conjunto de investigaciones muestra que las plantas han desarrollado un verdadero ‘kit de herramientas’ para resistir el calor: mecanismos fisiológicos y celulares para enfriarse y reparar daños, cambios genéticos que permiten la adaptación evolutiva y, en algunos casos, la dispersión hacia nuevas áreas con condiciones más favorables. Sin embargo, muchos de estos mecanismos siguen sin comprenderse del todo, y sus interacciones complejas dificultan predecir cómo responderán los ecosistemas al calentamiento futuro.
Uno de los procesos más sensibles al calor es la fotosíntesis, base de la fijación de carbono y de la producción primaria en la mayoría de ecosistemas. Las altas temperaturas afectan la estabilidad de las proteínas involucradas en este proceso, reducen la eficiencia energética y pueden provocar estrés oxidativo. Esta vulnerabilidad amenaza directamente la productividad de cultivos como el arroz, el trigo o el maíz.
Además, los cambios térmicos también alteran las relaciones de las plantas con sus microbiomas: comunidades de microorganismos que viven en raíces, hojas o en el suelo circundante. Estos microbios cumplen funciones esenciales, como mejorar la absorción de nutrientes o aumentar la tolerancia al estrés. Pero el calor puede modificar su composición y funcionamiento, afectando indirectamente la salud vegetal.
Genes salvajes se enfrentan al calor
Uno de los artículos de este número, firmado por el biólogo evolutivo Sam Yeaman, explora si las adaptaciones al calor presentes en plantas silvestres podrían transferirse a cultivos agrícolas. A lo largo de la historia evolutiva, las especies vegetales han desarrollado estrategias diversas para enfrentarse a condiciones extremas, desde el ajuste del calendario de floración hasta una mayor eficiencia en el uso del agua.
Gracias a los avances en genómica y edición genética —como el uso de CRISPR-Cas9—, es posible identificar y modificar genes concretos asociados a la tolerancia térmica. Sin embargo, muchos de estos rasgos son altamente poligénicos: están controlados por decenas o cientos de genes, lo que complica su edición directa. En este contexto, las especies silvestres representan una reserva genética valiosísima, con variantes adaptativas que pueden complementar la limitada diversidad de los cultivos modernos.
Una estrategia prometedora consiste en estudiar los casos de ‘adaptación repetida’, es decir, genes que muestran señales de selección positiva frente al calor en múltiples especies independientes. Un reciente estudio comparativo con 25 especies vegetales encontró patrones comunes en genes implicados en el control de la floración o en la respuesta al estrés térmico.
Aun así, muchas adaptaciones parecen ser únicas o poco repetidas entre especies, lo que refleja una alta redundancia genética: distintos genes pueden producir resultados similares. Esta diversidad de soluciones evolutivas —aunque compleja desde el punto de vista de la ingeniería genética— también ofrece pistas sobre qué rasgos son más adecuados para programas de mejora tradicional o selección genómica.
Clima impredecible: agricultura resiliente
La mejora genética de los cultivos será clave para la adaptación agrícola, pero no será suficiente por sí sola. Según Yeaman, es probable que el ritmo del cambio climático supere la capacidad de adaptación incluso de las variedades más resistentes. Por ello, aboga por una estrategia múltiple que combine biotecnología, conservación de la biodiversidad vegetal, ajustes en los sistemas de cultivo y nuevas políticas de gestión agrícola.
«El mundo natural ofrece una biblioteca inmensa de soluciones evolutivas», afirma el investigador. «Comprender cómo las plantas han lidiado históricamente con el estrés térmico puede ayudarnos a diseñar cultivos más resilientes, pero también a conservar los ecosistemas que nos sustentan«.
Uno de los grandes retos es que las respuestas al calor no siempre se trasladan de una escala a otra. Un mecanismo eficaz a escala celular puede no tener efecto visible en el crecimiento de una planta, y la suma de adaptaciones individuales no siempre garantiza la estabilidad de un ecosistema. La interacción con otras especies —como polinizadores, hongos o bacterias— también posee un papel clave.
Comprender esta complejidad será fundamental para predecir los impactos del calentamiento global sobre la vegetación, la productividad agrícola y la seguridad alimentaria. En palabras del editorial que abre este número especial: «Con nuestros sistemas alimentarios y ecosistemas en juego, ha llegado el momento de observar cómo las plantas se enfrentan al aumento del calor». ECOticias.com
