El toloache contiene alcaloides como la escopolamina

Unos usan esta planta para enamoratontar a quien se les resiste; otros, para curar heridas o mitigar el dolor abdominal. Juan Núñez Farfán, investigador del Instituto de Ecología, la utiliza como modelo experimental para descifrar la evolución de la defensa de las plantas contra los herbívoros. Su nombre científico es Datura stramonium, pero aquí la conocemos como toloache. En México hay 11 especies, la mayoría endémicas. La más común florece en las zonas templadas (y algunas tropicales) del país y en Ciudad de México.

“La resistencia es una propiedad genética de las plantas para evitar que los insectos se las coman, mientras que la tolerancia es una estrategia de flexibilidad fisiológica para seguir produciendo semillas una vez que han sido depredadas por los herbívoros. En la evolución dejar semillas (o hijos) es la meta. Por supuesto, la capacidad de tolerar el daño es proporcional a la cantidad del mismo que se recibe. Perder las hojas o una porción grande de ellas significa no capturar luz para la fotosíntesis y, a veces, morir”, dijo.

Para la genética evolutiva, el toloache es una planta modelo de estudio idóneo por su ciclo de vida corto (anual), que permite analizar generaciones completas durante la vida de un ser humano; por sus flores tubulares grandes, que facilitan los experimentos de cruzamiento entre plantas para investigaciones de mejora genética y producción de líneas endogámicas, y sus características defensivas, como la producción de alcaloides.

Éxito reproductivo

La evolución es un proceso transgeneracional de cambio genético y fenotípico en las especies. Cuando estas modificaciones son por selección natural, se produce la adaptación. Analizar este proceso en Datura stramonium es la línea original de investigación en genética evolutiva de Núñez Farfán.

“En la evolución lo importante es dejar descendientes, porque éstos llevan los múltiples genes con las instrucciones, en interacción con el ambiente, para que se produzcan las adaptaciones. Si el objetivo es que se transmitan las características adaptativas de los organismos, no hay de otra: éstos deben reproducirse, tener éxito o fitness, como lo describió Charles Darwin, y lo conseguirán los que se ajusten más a las demandas del ambiente, sea éste físico o biótico, como los herbívoros.”, señaló el experto.

Núñez Farfán y sus colaboradores miden el fitness de distintos genotipos del toloache en experimentos de laboratorio y en campo. Con ese propósito examinan cómo varía y evoluciona su resistencia a los herbívoros en distintos ambientes. En otro nivel, indagan cómo ha evolucionado la defensa contra herbívoros durante la formación de las distintas especies del género .

Además de los alcaloides, el toloache posee tricomas, prolongaciones epidérmicas de hojas y tallos a manera de aguijones, que impiden que los insectos se coman sus hojas. En ciertas localidades de México las poblaciones de toloache seleccionan los tricomas como defensa, pero en otras son los alcaloides los que evitan el daño de los herbívoros.

Alcaloides

La escopolamina y la atropina son los alcaloides de mayor concentración en el toloache. El primero es tan tóxico que reduce los niveles de infestación y daño a la planta; en cambio, la atropina hace que los insectos la consuman más porque su fisiología evolucionada les permite metabolizar dicho alcaloide, pero también usarlo como una clave para encontrar a su planta huésped.

Acorde con la presión de los herbívoros, las poblaciones de toloache tienen mayor o menor defensa, lo que ha dado lugar a un mosaico de selección natural, con regiones donde tanto plantas como herbívoros evolucionan a la par en lo que se ha llamado una carrera armamentista de evolución de defensa y contradefensa, y con regiones donde la interacción es poco intensa o fría. “Creemos que los genes involucrados en la defensa contra los herbívoros difieren entre poblaciones. Por eso, nuestro objetivo es descubrir los loci (posiciones fijas de genes o marcadores genéticos en un cromosoma) de la adaptación”.

La tolerancia al daño es también una respuesta muy importante cuando no se posee resistencia o ésta ha sido sobrepasada por los herbívoros. Los investigadores de la UNAM han demostrado que hay poblaciones de toloache muy resistentes y otras muy susceptibles, y que la tolerancia puede involucrar distintas respuestas a nivel de hoja.

Asuntos de familia

Al examinar las especies de toloache que crecen en México, Eunice Kariñho, exalumna de Núñez Farfán, encontró que comparten más o menos todos los alcaloides, pero difieren en la concentración de tropina, hiosciamina, escopolamina, atropina y solanina; también descubrió que las plantas jóvenes no tienen tanta cantidad de alcaloides.

Otros estudios muestran que la resistencia y la tolerancia evolucionan en una relación muy estrecha con el ambiente. Si el suelo es rico en nitrógeno y agua, el toloache repone el tejido de manera más fácil que en un desierto, donde faltan nutrientes y el vital líquido.

Reasignación de recursos para éxito reproductivo

“Otras indagaciones que hicimos en diversas poblaciones indican que el toloache puede reasignar recursos para mantener el éxito reproductivo. Por ejemplo, poblaciones sin herbívoros que se las coman, como sucede con los toloaches que crecen en España y Francia, no tienen que invertir en resistencia”, indicó Nuñéz Farfán.

Al comparar la selección natural en poblaciones de toloache de México y España, los ecólogos de la UNAM y colegas de la Universidad de Sevilla observaron que no hay selección de la resistencia, pues no hay hervíboros especializados. Los conquistadores se llevaron las semillas, no los bichos mexicanos con los cuales han coevolucionado.

Las poblaciones de toloache de México poseen mayor concentración de alcaloides que las de España, porque éstas invierten más en crecer y dar frutos que en labores de defensa contra los herbívoros (otras plagas las atacan).

Depredadores

Núñez Farfán y sus colaboradores han observado que, en lugares distintos, una misma especie del género Datura no sólo enfrenta condiciones ambientales distintas, sino también a diferentes depredadores. Unos son herbívoros diversos no tan especializados (chapulines); otros son voraces, como el escarabajo Lema trilineata. El macho y la hembra se comen las hojas y, cuando la planta es joven, se aparean. Sus larvas también devoran las hojas e incluso las flores. En la fase de pupa entran en hibernación para convertirse en adultos y acaban con la planta (se comen hasta los frutos).

Otro depredador y a la vez polinizador del toloache es la palomilla Manduca sexta, que con su trompa gigante chupa el néctar de las flores que a las seis de la tarde se abren y sueltan su fragancia.

Núñez Farfán también descubrió que el insecto Trichobaris soror es un depredador especializado en comer semillas de toloache y evidentemente afecta su éxito reproductivo

PLANTA PROSCRITA

Durante la Colonia, el toloache fue una planta proscrita. La Santa Inquisición procesó a personas que la usaban para enamorar a quienes se les resistían (más bien los atontaban). En el siglo XX, científicos alemanes sintetizaron sus alcaloides y desde entonces se utilizan como componentes del analgésico butilescopolamina.

(Con información de Gaceta UNAM)