Viernes 17 de noviembre de 2017 EL UNIVERSALE22 CU LT U R A

Planta proscrita. Durante la Colonia,el toloache fue una planta proscrita.La Santa Inquisición procesó a personasque la usaban para “enamorar ” a quienesse les resistían (más bien los atontaban).En el siglo XX, científicos alemanes sin-tetizaron sus alcaloides y desde enton-ces se utilizan como componentes delanalgésico butilescopolamina.

PROYECTO UNAM Texto: FERNANDO GUZMÁN AGUILAR alazul10 @hotmail.com

El ‘Mar Tenebroso’ en la Baja Edad MediaEl Instituto de Investigaciones Históricas de la UNAM, dentro del ciclo “Via -jes y cartografía. Representaciones del mar y de las navegaciones en la EdadM o derna”, invita a la conferencia “Incursiones y registros del ‘Mar Tene-bro s o’en la Baja Edad Media: Le Canarien”, que dictará Martín Ríos Saloma,el 21 de noviembre, a las 17:00 horas, en el Salón de Actos del citado instituto,en Ciudad Universitaria.

E S P E

C I A L Violencia en el

n ov i a z g o,a nti nat u ra lDe acuerdo con Silvia Ortiz León,jefa del Departamento de Psiquia-tría y Salud Mental de la Facultadde Medicina de la UNAM, la vio-lencia en el noviazgo es vista pormuchos jóvenes como una con-ducta natural o normal, por lo quees recurrente entre ellos. Cifras delInstituto Mexicano de la Juventudindican que 41.6% de las mexica-nas de 15 años o más han sidoagredidas por su pareja, y de ellas,prácticamente todas (40.6%) re-portaron haber sufrido violenciaemocional. En el ámbito legal, laviolencia en el noviazgo aún noestá tipificada expresamente.

Ga na d o resdel ConcursoC a pt u ra n d o - m eHora libre, de Diana Gabriela Ló-pez Pérez, del Colegio de Cienciasy Humanidades Azcapotzalco, yEsteban Cortés, de Elesban Moli-na Salgado, de la Escuela Nacionalde Estudios Superiores Morelia,obtuvieron el primer lugar en lascategorías Bachillerato y Licencia-tura, respectivamente, en el Pri-mer Concurso Capturando-me.Mi vida en la UNAM, para corto-metrajes de ficción filmados conteléfonos celulares o tabletas digi-tales. Este certamen fue organiza-do por la Coordinación de Difu-sión Cultural, así como por la Fil-moteca UNAM y TV UNAM.

E S P E

C I A L

Los misterios del to l oa c h eEs utilizado por unecólogo puma comomodelo experimentalpara descifrar laevolución de la defensade las plantas contra loshe rb í vo ro s

Unos usan esta plantapara “enamoratontar ”a quien se les resiste;otros, para curar heri-das o mitigar el dolorabdominal. Juan Nú-ñez Farfán, investiga-dor del Instituto de

Ecología de la UNAM, la utiliza como modeloexperimental para descifrar la evolución de ladefensa de las plantas contra los herbívoros. EnMéxico la conocemos como toloache. Aquí hay11 especies, la mayoría endémicas. La más co-mún es Datura stramonium, que florece en laszonas templadas (y algunas tropicales) y en laCiudad de México.

“La resistencia es una propiedad genética delas plantas para evitar que los insectos se las co-man, mientras que la tolerancia es una estra-tegia de flexibilidad fisiológica para seguir pro-duciendo semillas una vez que han sido depre-dadas por los herbívoros. En la evolución, dejarsemillas (o hijos) es la meta. Por supuesto, la ca-pacidad de tolerar el daño es proporcional a lacantidad de daño que se recibe. Perder las hojaso una porción grande de ellas significa no cap-turar luz para la fotosíntesis y, a veces, morir”,explica el investigador.

Para la genética evolutiva, el toloache es unaplanta modelo de estudio idóneo por su ciclo devida corto (anual), que permite analizar gene-raciones completas durante la vida de un ser hu-mano; por sus flores tubulares grandes, que fa-cilitan los experimentos de cruzamiento entreplantas para estudios de mejora genética y pro-ducción de líneas endogámicas; y por sus ca-racterísticas defensivas, entre las que destacanla producción de alcaloides como la escopola-mina y la atropina.

“La resistencia de plantas como el toloache sedebe en buena medida a muchos de sus alca-loides, que reducen el herbivorismo y así incre-mentan su éxito reproductivo. Sin embargo, es-to no hace a las plantas invulnerables: tambiénlos insectos han evolucionado para adaptarse yseguir alimentándose de ellas. Este proceso deofensa y defensa entre insectos y plantas se lla-ma coevolución y es el epítome de la adaptaciónbiológica por selección natural.”

Éxito reproductivoLa evolución es un proceso transgeneracionalde cambio genético y fenotípico en las especies.Cuando estos cambios son por selección natu-ral, se produce la adaptación. El estudio de esteproceso en Datura stramonium es la línea ori-ginal de investigación en genética evolutiva deNúñez Farfán.

“En la evolución lo importante es dejar des-cendientes, porque éstos llevan los múltiples ge-nes con las instrucciones, en interacción con elambiente, para que se produzcan las adaptacio-nes. Si el objetivo es que se transmitan las ca-racterísticas adaptativas de los organismos, nohay de otra: éstos deben reproducirse, tener éxi-to reproductivo o f i t n e s s, como lo describió Dar-win, y lo conseguirán los que se ajusten más alas demandas del ambiente, sea éste físico o bió-tico, como los herbívoros. Darwin llamó a eseproceso la sobrevivencia del más apto, pero éstano es sino la descripción popular del proceso dela selección natural”, señala el investigador.

Núñez Farfán y sus colaboradores miden elfitnessde distintos genotipos del toloache en ex-perimentos de laboratorio y en campo. Con esefin estudian cómo varía y evoluciona su resis-tencia a los herbívoros en distintos ambientes,donde también varían las especies de herbívo-ros y su abundancia. En otro nivel investigancómo ha evolucionado la defensa contra her-bívoros durante la formación de las distintas es-pecies del género D atura.

Además de los alcaloides, el toloache poseetricomas, prolongaciones epidérmicas de hojasy tallos a manera de aguijones que impiden quelos insectos se coman sus hojas. En ciertas lo-

calidades de México, las poblaciones de toloa-che seleccionan los tricomas como defensa, pe-ro en otras son los alcaloides los que evitan eldaño de los herbívoros.

A l ca l o i d esLa escopolamina y la atropina son los alcaloidesde mayor concentración en el toloache. El pri-mero es tan tóxico que reduce los niveles de in-festación y daño a la planta; en cambio, la atro-pina hace que los insectos la consuman másporque su fisiología evolucionada les permitemetabolizar dicho alcaloide, pero también usar-lo como una “c l ave” para encontrar a su plantahuésp ed.

Acorde a la presión de los herbívoros, las po-blaciones de toloache tienen mayor o menor de-fensa, lo que ha dado lugar a un mosaico de se-lección natural, con regiones donde tanto plan-tas como herbívoros evolucionan a la par en loque se ha llamado una carrera armamentista deevolución de defensa y contra-defensa, y con re-giones donde la interacción es poco intensa ofría. Un ejemplo de esto son las poblaciones detoloache de Teotihuacan, Estado de México, yTicumán, Morelos, esta última con una concen-tración superior de escopolamina y menor dañopor herbívoros.

“Creemos que los genes involucrados en la de-fensa contra los herbívoros difieren en ambaspoblaciones. Por eso, nuestro objetivo es descu-brir los lo ci (posiciones fijas de genes o marca-dores genéticos en un cromosoma) de la adap-tación para confrontarlos.”

La tolerancia al daño es también una respues-ta muy importante cuando no se posee resis-tencia o ésta ha sido sobrepasada por los her-bívoros. Los investigadores de la UNAM han de-mostrado que existen poblaciones de toloachemuy tolerantes al daño y otras muy suscepti-bles, y que la tolerancia puede involucrar dis-tintas respuestas a nivel de hoja: unas poblacio-nes incrementan su tasa de asimilación, otras lamasa asignada a hojas. Cuando son dañadas, latolerancia puede mantener el fitnessde las plan-tas o incrementarlo. Sin embargo, esto no es deltodo gratis: la capacidad de las plantas paracompensar las pérdidas en el fitness debidas al

daño es menor cuando crecen cercanas a su má-xima capacidad.

Asuntos de familiaAl estudiar las especies de toloache que crecenen México, una de las alumnas de Núñez Farfánencontró que comparten más o menos todos losalcaloides, pero difieren en la concentración detropina, hiosciamina, escopolamina, atropina ysolanina; también descubrió que las plantas jó-venes no tienen tanta cantidad de alcaloides.

E S P E

C I A L

En México, la especie más común es Datura stramonium.

EL DATO

“La resistencia de numerosasplantas como el toloache sedebe en buena medida amuchos de sus alcaloides,que reducen el herbivorismoy así incrementan su éxitore p ro duct ivo”JUAN NÚÑEZ FARFÁNInvestigador del Institutode Ecología de la UNAM

Otros estudios muestran que la resistencia yla tolerancia evolucionan en una relación muyestrecha con el ambiente. Si el suelo es rico ennitrógeno y agua, el toloache repone el tejido demanera más fácil que en un desierto, donde fal-tan nutrientes y el vital líquido.

Reasignación de recursos“Otros estudios que hicimos en diversas pobla-ciones indican que el toloache puede reasignarrecursos para mantener el éxito reproductivo.Por ejemplo, poblaciones sin herbívoros que selas coman, como sucede con las especies quecrecen en España y Francia, no tienen que in-vertir en resistencia”, dice Núñez Farfán.

Al comparar la selección natural en poblacio-nes de toloache de México y España, los ecó-logos de la UNAM y colegas de la Universidadde Sevilla observaron que la tolerancia de las deallá es casi absoluta porque los conquistadoresse llevaron las semillas, no los bichos mexicanoscon que las de aquí han coevolucionado; encambio, las de aquí presentan hasta 80% de da-ño en sus hojas. Y al medir los alcaloides resultóque las poblaciones de toloache de México tie-nen muchos más que las de España, porque és-tas invierten más en crecer y dar frutos que enlabores de defensa contra los herbívoros (otrasplagas las atacan).

Como los conquistadores tampoco se llevaronlos polinizadores nativos, las poblaciones de to-loache de México son más diversas genética-mente. Que las de España se autofertilicen notiene consecuencias como en las de México,donde hay más diversidad. Claro, las de Españason menos visitadas por otros polinizadores.

D e p re d a d o resNúñez Farfán y sus colaboradores han obser-vado que, en lugares distintos, una misma es-pecie del género D atura no sólo enfrenta con-diciones ambientales distintas, sino tambiéndistintos depredadores. Unos son muy voracesy otros son herbívoros diversos pero no tan es-pecializados (chapulines).

Un enemigo voraz del toloache es el escara-bajo Lema trilineata. El macho y la hembra secomen las hojas y, cuando la planta es joven, seaparean. Sus larvas también devoran las hojas eincluso las flores. En la fase de pupa entran enhibernación para convertirse en adultos y aca-ban con la planta (se comen hasta los frutos).

Otro depredador y a la vez polinizador del to-loache es la palomilla Spodoptera frugiperda,que con su trompa gigante chupa el néctar delas flores que a las seis de la tarde se abren ysueltan su fragancia.

Núñez Farfán también descubrió que el in-secto Trichobaris soror es un depredador espe-cializado en comer semillas de toloache y evi-dentemente afecta su éxito reproductivo.

Historia evolutivaNúñez Farfán y sus colaboradores se han aden-trado ahora en la historia evolutiva de las po-blaciones de toloache. Analizarán, a través de losgenes, las múltiples introducciones de estaplanta en otros países. Así, como parte del es-tudio “Ecología evolutiva de la invasión de am-bientes nuevos por D atura”, experimentan enMéxico con semillas traídas de España. Com-plemento de este proyecto será el estudio “Geo -grafía evolutiva de D atura hacia Sudamérica”,que realiza Juan Arroyo, de la Universidad deSevilla, España.

El equipo de Núñez Farfán también buscaráensamblar todo el genoma de D atura como sehizo con el del ser humano. Después tratará deencontrar las regiones que determinan ciertasfunciones en su fisiología y morfología; porejemplo, los sitios donde están los genes de laresistencia, en particular de los alcaloides.

Mediante este estudio genómico del géneroD atura (inscrito en la convocatoria Fronterasde la Ciencia del CONACyT) se podrán obtenerde manera más fina los genotipos de alta pro-ducción que no están en todas las especies delto l o a c h e.

“Nuestra línea de investigación está en lafrontera, ya que hay pocos estudios de la inte-racción planta-herbívoro de los que se sepa tan-to como de éste. Con la planta modelo Arabi -dopsis thaliana se ha avanzado mucho, pero nose conocen bien sus herbívoros. Del toloache seconoce los lugares de invasión y los bichos conque ha coevolucionado a lo largo de la historia”,finaliza Núñez Farfán. b