¿Qué es la biosíntesis de etileno?

El etileno es un compuesto de carbono e hidrógeno con la fórmula química C ₂ H ₄ . Es un gas incoloro con un olor dulce que es fabricado a gran escala por la industria petroquímica para su uso principalmente en la producción de plásticos. El etileno también es producido por las plantas y actúa como una hormona que influye en los procesos cruciales de las plantas de varias maneras. Es inusual que una molécula tan pequeña sea activa como hormona. La biosíntesis de etileno en las plantas tiene lugar en respuesta a diversas tensiones, incluido el ataque de plagas y enfermedades, la sequía y el daño a los tejidos.

Los efectos del etileno en las plantas son muchos y variados. Su efecto más conocido es acelerar la maduración de algunos tipos de fruta, por ejemplo, manzanas, plátanos y tomates, pero no cítricos. Se sabía desde al menos la época de los antiguos egipcios que algunas frutas podían madurar más rápidamente con moretones; a menudo solo es necesario magullar o cortar una fruta para acelerar la maduración de una gran cantidad almacenada en el mismo contenedor. El etileno no se identificó como la causa de esta respuesta hasta 1901 y solo a fines del siglo XX se revelaron detalles del proceso de biosíntesis de etileno en el tejido vegetal.

El etileno inhibe la producción de flores en la mayoría de las plantas, pero promueve la germinación de las semillas y puede influir en el desarrollo de las plántulas de una manera interesante, conocida como la "respuesta triple". Las plántulas cultivadas en condiciones oscuras y expuestas al etileno muestran un engrosamiento y acortamiento característicos del tallo, y curvatura aumentada del gancho apical: una estructura que protege el centro de crecimiento en la punta del tallo. El etileno también promueve la destrucción de la clorofila, la producción de pigmentos llamados antocianinas, asociados con los colores del otoño, y el envejecimiento y el desprendimiento de las hojas. Dado que el compuesto es un gas y, como la mayoría de las hormonas, es efectivo a concentraciones muy bajas, puede difundirse fácilmente a través del tejido vegetal, por lo que la producción de este compuesto por una planta puede afectar a otras cercanas. El etileno de fuentes industriales y motores de automóviles también puede afectar a las plantas.

El punto de partida para la biosíntesis de etileno en las plantas es la metionina, un aminoácido esencial producido en los cloroplastos. Esto reacciona con el trifosfato de adenosina (ATP) para producir S-adenosil-L-metionina (SAM), también conocida como S-AdoMet, catalizada por una enzima llamada SAM sintetasa. Una reacción adicional convierte SAM en ácido 1-amino-ciclopropano-1-carboxílico (ACC), catalizado por la enzima ACC sintasa. Finalmente, ACC reacciona con el oxígeno para producir etileno, cianuro de hidrógeno y dióxido de carbono, catalizado por la enzima ACC oxidasa. El cianuro de hidrógeno se convierte en un compuesto inofensivo por otra enzima, por lo que la biosíntesis de etileno no libera ningún químico tóxico.

La ACC sintasa es producida por las plantas en respuesta al estrés, lo que provoca que se produzca más ACC y, en consecuencia, más etileno. El estrés puede tomar la forma de un ataque de plagas de insectos o enfermedades de las plantas, o puede deberse a factores ambientales como la sequía, el frío o las inundaciones. Los productos químicos nocivos también pueden provocar estrés, lo que lleva a la producción de etileno.

La hormona vegetal auxina, si está presente en grandes cantidades, estimula la producción de etileno. Los herbicidas auxiliares, como el ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), imitan la acción de esta hormona, causando la producción de etileno en muchas plantas. Si bien el modo exacto de acción de estos herbicidas no está claro, parece que la producción excesiva de etileno puede desempeñar un papel en la muerte de las plantas en especies susceptibles.

El propósito de la biosíntesis de etileno en las plantas es, a partir de 2011, un área de investigación activa. Dada la amplia gama de efectos de esta hormona, es probable que tenga múltiples funciones. En el caso de las plántulas, parece producirse en respuesta a la resistencia del suelo a las plántulas en desarrollo y desencadenar respuestas de crecimiento que ayudan a proteger el centro de cultivo. También hay evidencia de que puede jugar un papel en la resistencia a las enfermedades; Los estudios experimentales sugieren que las plantas que carecen de una respuesta de etileno son más susceptibles a algunas enfermedades.