Tradicionalmente, hemos aprendido que la función de las hojas es realizar la fotosíntesis (convertir la luz solar en energía química) y evitar que la planta pierda agua. Y así es principalmente, también en el caso de las hojas de lechuga que nos comemos.
Sin embargo, la superficie de las hojas no es un simple escudo, sino un complejo entramado de compuestos químicos con diferentes propiedades en cada zona.
Al saber dónde se concentra la debilidad de la lechuga (sus zonas hidrofílicas), podemos plantear buscar nuevos métodos para protegerla, prolongar su duración y mejorar su comercialización.
El impermeable no lo es tanto
Para protegerse, las hojas y otras partes aéreas de las plantas, como flores, tallos o frutos, están cubiertas por una especie de “capa más bien impermeable” hecha de grasa (lípidos), llamada cutícula. Es algo así como un chubasquero natural, pero de composición y estructura variable.
Pero ¿qué pasa si las hojas no son tan impermeables como esperábamos?
Esta idea explica uno de esos enigmas domésticos tan comunes: la lechuga se queda lacia y se estropea muy pronto.
Asomados al nanomundo
Si la cutícula es una capa de grasa impermeable como se ha creído durante siglos, ¿cómo es posible que el agua penetre y salga del interior de las hojas?
Para desvelar este misterio, un equipo multidisciplinar de científicos nos hemos “asomado” al nanomundo de la hoja de lechuga, un nivel de detalle mil veces más pequeño que un cabello humano.
Gracias a la microscopía de fuerza atómica y a otras técnicas avanzadas, hemos descubierto que la superficie de las plantas no es un manto de grasa continuo y uniforme, sino que presenta “parches” o heterogeneidad química a micro y nano escala.
Lo hemos observado en los pétalos de rosa, las hojas de olivo, y ahora también en las lechugas. Es como si el chubasquero tuviera zonas de tela que repelen el agua y otras zonas que la atraen.
Elegimos la hoja de lechuga para nuestro estudio, por ser un vegetal poco duradero y muy mojable por el agua.
Buscábamos responder a una pregunta: ¿por qué es tan perecedera y susceptible a la contaminación microbiana esta hoja?
Es decir, ¿por qué se estropea tan pronto? ¿Acaso su superficie tiene pocas propiedades de barrera para evitar la deshidratación y el ataque de patógenos?
La lechuga y sus células epidérmicas
En un estudio desarrollado entre la Universidad Politécnica de Madrid, la Universidad de Murcia y la Universidad de Valencia, hemos analizado en detalle la superficie del haz y envés de una variedad de lechuga.
Seleccionamos la lechuga variedad romana, una verdura que todos conocemos y que es muy perecedera. Se deshidrata y estropea rápidamente, y es muy susceptible a la contaminación microbiana.
Esto sugiere que su “chubasquero” (la cutícula) no es tan efectivo como barrera de protección, comparado con el de otras plantas.
La superficie de la hoja está compuesta principalmente por dos tipos de células. Por un lado, las células “pavimento”, que actúan como “adoquines” cubriendo la mayor parte de la superficie.
Por otro, las células “guarda”, dos células con forma de riñón que se unen para formar una abertura llamada estoma (del griego, stoma, que significa “boca”).
En el envés de las hojas, encontramos una densidad de estomas ligeramente superior. Pero, en general, ambos lados son similares en estructura y composición química.
La función principal de los estomas es abrirse para dejar entrar el dióxido de carbono para la fotosíntesis, aunque a su vez dejan escapar vapor de agua. La apertura estomática está bien regulada a nivel de planta y puede verse afectada por diversas condiciones de estrés.
El análisis de la lechuga reveló algo crucial. Mientras que las células pavimento tienen una superficie bastante homogénea y rica en grasa (repelente al agua), las células guarda que forman el estoma son diferentes.
La superficie de los estomas es químicamente heterogénea, diversa. Concentra zonas hidrofílicas (amigas del agua) entre las zonas hidrófobas (repelentes al agua).
Importancia de la heterogeneidad química
Nuestro estudio muestra por primera vez que la superficie de los estomas, aparte de ser rugosa, presenta heterogeneidad química. Y esto, ¿qué significa?
La misión de los estomas es abrirse y permitir la entrada de dióxido de carbono al interior de las hojas para hacer la fotosíntesis, limitando la pérdida de agua.
Sin embargo, suponemos que la heterogeneidad química concentrada en la superficie probablemente aporta algún tipo de funcionalidad adicional que aún tenemos que explorar más.
De momento, podemos anticipar posibles implicaciones, como que las zonas hidrofílicas probablemente se asocien a la susceptibilidad de este vegetal a la contaminación por bacterias o virus.
También favorecen la pérdida de agua desde el interior de las hojas. Y al perder más agua, se estropean antes durante el proceso posterior a su recolección, incluyendo la comercialización.
Asimismo, es posible que esta composición heterogénea de los estomas limite la pérdida de dióxido de carbono y el transporte de sustancias hidrófobos, además de afectar a las propiedades mecánicas de la hoja.
La lechuga es la primera especie hortícola en la que se ha llevado a cabo un estudio tan detallado. Sin embargo, creemos que la caracterización de la superficie de las frutas y hortalizas es un requisito fundamental para buscar métodos que prolonguen y mejoren su duración tras la cosecha y alarguen su vida, lo que beneficiará la comercialización.
* Victoria Fernández es Researcher, Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
* Ana Cros Stötter es Catedrática de Universidad. Física Aplicada, Universitat de València.
* Jaime Colchero es Profesor Titular. Física del Estado Sólido, código Unesco 2211, Universidad de Murcia.
** Este artículo se publicó originalmente en The Conversation.