Un equipo internacional de investigadores ha revelado un mecanismo hasta ahora desconocido mediante el cual las plantas ajustan su crecimiento en respuesta a la luz. El estudio, publicado en la revista Nature Communications, describe cómo una molécula metabólica puede “reprogramar” directamente una proteína sensible a la radiación ultravioleta, redefiniendo así los límites entre metabolismo y señalización lumínica en el mundo vegetal.
El descubrimiento, liderado por el grupo del profesor Erich Grotewold en la Michigan State University (MSU), no solo amplía la comprensión de la fotobiología vegetal, sino que abre nuevas vías para el diseño de cultivos más resistentes al estrés lumínico y capaces de optimizar su aprovechamiento energético sin depender exclusivamente de factores ambientales externos.
“En el futuro, este mecanismo podría ser explotado para ajustar el crecimiento, el desarrollo y las respuestas al estrés de las plantas. Esto podría conducir a cultivos con una mejor tolerancia al estrés ligero y un uso más eficiente de la energía luz, sin depender únicamente de las modificaciones ambientales”, explica Erich Grotewold, profesor de la Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Michigan y autor del último estudio.
La luz: aliada y amenaza
Desde hace más de un siglo, la fisiología vegetal ha mostrado que la luz no solo es fuente de energía para la fotosíntesis, sino también una señal reguladora esencial. Las plantas perciben distintas longitudes de onda —desde el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano— mediante un conjunto de fotorreceptores especializados (fitocromos, criptocromos, fototropinas, ZEITLUPE, UVR8, entre otros), que desencadenan respuestas específicas de crecimiento, floración o defensa.
Sin embargo, una exposición excesiva a la radiación puede resultar letal. La luz intensa, especialmente en el rango UV-B (280–315 nm), produce daños en el ADN, desnaturalización de proteínas y estrés oxidativo comparable al de una “quemadura solar”. Para protegerse, las plantas sintetizan compuestos antioxidantes y filtros naturales conocidos como flavonoides, que actúan como auténticos “fotoprotectores biológicos”. Estas moléculas no solo mitigan el daño, sino que confieren a cada especie un perfil cromático distintivo, determinante en sus interacciones con polinizadores y patógenos.
Precisamente fue en el estudio de estos flavonoides donde el equipo de Grotewold tropezó con una conexión inesperada: una molécula metabólica que parecía “engañar” al sistema de detección lumínica de la planta.
El punto de partida: una mutación y una sospecha
La investigación comenzó con una serie de experimentos sobre Arabidopsis thaliana, el modelo genético por excelencia en biología vegetal. Los científicos trabajaban con variantes mutantes incapaces de producir una enzima clave en la biosíntesis de flavonoides.
En condiciones normales, estas mutaciones se traducen en plantas con menor capacidad de pigmentación o defensa antioxidante. Pero una de las líneas estudiadas presentaba algo inusual: defectos graves de crecimiento bajo determinados tipos de luz, pese a que otras variantes y los ejemplares silvestres crecían sin problema.
El análisis químico reveló un sospechoso protagonista: el naringenin chalcone (NGC), una molécula intermedia en la ruta metabólica de los flavonoides. En las plantas mutantes, la ausencia de una enzima que normalmente transforma el NGC en otros derivados hacía que este se acumulara en los tejidos.
Hasta ese punto, el fenómeno podía interpretarse como un simple desequilibrio bioquímico. Pero algo no encajaba: ¿por qué el exceso de NGC alteraba la forma en que la planta crecía bajo ciertas condiciones de iluminación?
Una proteína sensible a la luz ultravioleta entra en escena
Para resolver el misterio, el grupo de MSU generó miles de nuevas mutaciones en Arabidopsis, sometiendo las plántulas a diferentes regímenes lumínicos —desde luz blanca continua hasta pulsos de UV-B— y observando cuáles lograban crecer normalmente a pesar de la acumulación de NGC.
De esa búsqueda emergió un patrón sorprendente: las plantas que mantenían un desarrollo saludable compartían una alteración en el mismo gen, denominado UVR8, responsable de codificar una proteína fotoreceptora sensible al ultravioleta-B.
En condiciones naturales, UVR8 actúa como un detector de radiación dañina. Cuando absorbe fotones de UV-B, se desactiva su estructura dimérica y se activa una cascada de señalización que induce la producción de compuestos protectores (flavonoides, enzimas antioxidantes, etc.).
Pero los investigadores comprobaron que, en ausencia de UV-B, las plantas con acumulación de NGC también activaban UVR8, como si estuvieran recibiendo una dosis de radiación. Dicho de otro modo: una molécula metabólica era capaz de “encender” un sensor de luz, incluso sin estímulo lumínico.
Una interacción física inesperada
El equipo llevó a cabo experimentos bioquímicos para confirmar esta hipótesis. Las pruebas de unión molecular mostraron que NGC se acopla directamente a la proteína UVR8, alterando su conformación y activando su señalización interna.
El hallazgo, calificado por Grotewold como “inesperado y revelador”, demuestra por primera vez que un metabolito secundario puede modular físicamente un fotoreceptor. En palabras de Nan Jiang, autora principal del estudio y hoy profesora en la Universidad de Hawái:
“Nos sorprendió comprobar que una molécula intermedia como el naringenin chalcone podía reprogramar la función de un fotorreceptor como UVR8. Este tipo de comunicación entre metabolismo especializado y señalización fotoreceptora abre una nueva forma de entender cómo las plantas integran su estado metabólico con la percepción ambiental.”
Esta interacción sugiere que el metabolismo y la señalización lumínica no son dos procesos paralelos, sino partes interconectadas de una misma red reguladora. Las plantas, a través de moléculas internas, podrían ajustar su sensibilidad a la luz dependiendo de su condición metabólica o de estrés.
De la luz al crecimiento: una nueva capa de regulación
El funcionamiento normal de UVR8 puede imaginarse como un actor que solo entra en escena cuando la luz ultravioleta le da la señal. Sin embargo, con NGC presente, ese actor empieza a actuar sin que se levante el telón.
De forma figurada, el “equipo técnico” (el metabolismo de flavonoides) parece haber tomado el control del “actor principal” (el fotorreceptor UVR8), dictando cuándo y cómo debe actuar.
Este diálogo molecular no solo redefine la relación entre fotopercepción y metabolismo, sino que podría representar un mecanismo evolutivo de adaptación: una forma de integrar las señales lumínicas con el estado fisiológico de la planta para responder con precisión a condiciones variables.
Grotewold resume la idea con un ejemplo revelador: “Si expones una planta únicamente a luz UV, el daño es casi letal. Pero si aumentas esa radiación cien veces dentro de un contexto de luz blanca, la planta la maneja perfectamente. Creemos que NGC contribuye a esa integración entre señalización lumínica y desarrollo.”
Un cambio de paradigma en la fotobiología vegetal
El descubrimiento de que una molécula metabólica puede activar un fotoreceptor rompe con la visión tradicional de la fisiología lumínica vegetal, donde las señales externas (fotones) se consideraban el único detonante de las respuestas fotomorfogénicas.
Ahora, el panorama es más complejo: la luz no solo actúa desde fuera, sino también desde dentro del metabolismo. Las plantas podrían ajustar su sensibilidad lumínica mediante un sistema de retroalimentación interna, en el que los metabolitos actúan como mensajeros que sintonizan la respuesta a la radiación.
El profesor Robert Last, coautor del estudio y pionero en el aislamiento de UVR8 hace dos décadas, destacó la magnitud del hallazgo: “Hace veinte años identificamos UVR8 como el último fotorreceptor desconocido en plantas. Ver ahora que puede ser activado por una molécula metabólica es, sencillamente, fascinante. Cambia la forma en que entendemos la comunicación entre los sistemas sensoriales y metabólicos de los organismos vegetales.”
Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:
https://www.nature.com/articles/s41467-025-63010-3
Imagen de portada: Generada por IA
