Mimosa pudica

Mimosa púdica (del latín : púdica "tímido, tímido o disminuyendo", también llamada planta sensible , planta de sueño , planta de la acción , [3] toque-me-not , shameplant [2] ) es un reptil anual o perenne de plantas con flores de la familia de los guisantes / leguminosas Fabaceae . A menudo se cultiva por su valor de curiosidad: las hojas compuestas se pliegan hacia adentro y se caen cuando se tocan o agitan, defendiéndose del daño y se vuelven a abrir unos minutos más tarde. [4] En el Reino Unido se ha ganado la Royal Horticultural Society s'Premio al Mérito Jardín . [3] [5]

Mimosa pudica
Mimosa pudica (Thottavadi) .jpg
Cabeza de flor y hojas
clasificación cientifica editar
Reino: Plantae
Clade :Traqueofitos
Clade :Angiospermas
Clade :Eudicots
Clade :Rosids
Pedido: Fabales
Familia: Fabaceae
Clade :Mimosoideae
Género: Mimosa
Especies:
M. pudica
Nombre binomial
Mimosa pudica

La especie es originaria de América del Sur y Central, pero ahora es una maleza pantropical y ahora se puede encontrar en el sur de los Estados Unidos , el sur de Asia, el este de Asia, Micronesia, Australia y Sudáfrica también. No tolera la sombra y se encuentra principalmente en suelos con bajas concentraciones de nutrientes. [6]

Mimosa pudica es bien conocida por su rápido movimiento de plantas . Al igual que otras especies de plantas, sufre cambios en la orientación de las hojas denominados "sueño" o movimiento nictinástico . El follaje se cierra durante la oscuridad y se vuelve a abrir a la luz. [7] Esto fue estudiado por primera vez por el científico francés Jean-Jacques d'Ortous de Mairan . Debido a la respuesta única de Mimosa al tacto, se convirtió en una planta ideal para muchos experimentos relacionados con la habituación y la memoria de las plantas .

Mimosa pudica fue descrita formalmente por primera vez por Carl Linnaeus en Species Plantarum en 1753. [8] El epíteto de la especie, pudica , en latín significa "tímido" o "encogimiento", en alusión a su reacción de encogimiento al contacto.

La especie es conocida por numerosos nombres comunes que incluyen planta sensible, planta humilde, planta de vergüenza y no me toques. [2]

Flor de la India
Plántula con dos cotiledones y algunos folíolos.

El tallo está erecto en las plantas jóvenes, pero se vuelve rastrero o arrastrado con la edad. Puede colgar muy bajo y volverse flexible. El tallo es delgado, ramificado y de escasa a densamente espinoso, y crece hasta una longitud de 1,5 m (5 pies).

Las hojas son bipinnadamente compuestas, con uno o dos pares de pinnas y de 10 a 26 folíolos por pinna. Los pecíolos también son espinosos. Las cabezas de flores pedunculadas ( pedunculadas ) de color rosa pálido o púrpura surgen de las axilas de las hojas a mediados del verano con más y más flores a medida que la planta envejece. Las cabezas de globosas a ovoides tienen un diámetro de 8 a 10 mm (0,3 a 0,4 pulgadas) (excluidos los estambres ). En un examen detenido, se ve que los pétalos de la flor son rojos en su parte superior y los filamentos son de color rosa a lavanda. Los pólenes son circulares con aproximadamente 8 micrones de diámetro.

Polen

La fruta consta de racimos de dos a ocho vainas de 1 a 2 cm (0,4 a 0,8 pulgadas) de largo cada una, que son espinosas en los márgenes. Las vainas se dividen en dos a cinco segmentos y contienen semillas de color marrón pálido de aproximadamente 2,5 mm (0,1 pulgadas) de largo. Las flores son polinizadas por insectos y polinizadas por el viento . [9] Las semillas tienen cubiertas duras que restringen la germinación y hacen que la presión osmótica y la acidez del suelo sean obstáculos menos importantes. Las altas temperaturas son los principales estímulos que provocan el final de la latencia de las semillas . [10]

Las raíces de Mimosa pudica crean disulfuro de carbono , que evita que ciertos hongos patógenos y micorrízicos crezcan dentro de la rizosfera de la planta . [11] Esto permite la formación de nódulos en las raíces de la planta que contienen diazótrofos endosimbióticos , que fijan el nitrógeno atmosférico y lo convierten en una forma utilizable por la planta. [12]

Mimosa pudica es un tetraploide (2 n = 52). [13]

Movimiento de plantas

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Video del cierre de la planta cuando se toca

Las valvas también se cierran cuando se estimulan de otras formas, como tocar, calentar, soplar, sacudir, todas ellas encapsuladas dentro de la estimulación mecánica o eléctrica. Estos tipos de movimientos se han denominado movimientos sismónicos . Este reflejo puede haber evolucionado como un mecanismo de defensa para desincentivar a los depredadores o, alternativamente, para dar sombra a la planta con el fin de reducir la pérdida de agua por evaporación. La principal estructura mecánicamente responsable de la caída de las hojas es el pulvinus . El estímulo se transmite como un potencial de acción de una valva estimulada, a la base hinchada de la valva ( pulvinus ), y de allí al pulvini de las otras valvas, que corren a lo largo del raquis de la hoja . El potencial de acción pasa luego al pecíolo y finalmente al pulvino grande al final del pecíolo, donde la hoja se adhiere al tallo. Las células pulvini ganan y pierden turgencia debido al agua que entra y sale de estas células, y múltiples concentraciones de iones juegan un papel en la manipulación del movimiento del agua.

Los iones no pueden entrar y salir fácilmente de las células, por lo que los canales de proteínas, como los canales de potasio dependientes de voltaje y los canales de aniones permeables al calcio, son responsables de permitir que el potasio y el calcio, respectivamente, fluyan a través de la membrana celular, haciendo que las células sean permeables a estos iones. El potencial de acción hace que los iones de potasio fluyan hacia afuera de las vacuolas de las células en los distintos pulvini. Las diferencias de turgencia en diferentes regiones de la hoja y el tallo dan como resultado el cierre de los folíolos y el colapso del pecíolo de la hoja . [14] Otras proteínas importantes incluyen H + -ATPasas, acuaporinas y actina, que ayudan en la redistribución de iones en el pulvini, especialmente durante una respuesta sismónica. Las H + -ATPasas y las acuaporinas ayudan en el movimiento directo de las moléculas de agua, mientras que el papel de la actina tiene una explicación más bioquímica. La actina se compone de muchas moléculas de tirosina (un aminoácido) fosforiladas, y la manipulación de cómo están fosforiladas las moléculas de tirosina se correlaciona directamente con la cantidad de caída de las hojas de M. pudica. [15]

Este movimiento de plegado hacia adentro es energéticamente costoso para la planta y también interfiere con el proceso de fotosíntesis. [16] Esta característica es bastante común dentro de la subfamilia Mimosoideae de la familia de las leguminosas Fabaceae . El estímulo también se puede transmitir a las hojas vecinas. No se sabe exactamente por qué Mimosa pudica desarrolló este rasgo, pero muchos científicos piensan que la planta usa su capacidad para encogerse como defensa contra los herbívoros. Los animales pueden tener miedo de una planta que se mueve rápidamente y preferirían comer una menos activa. Otra posible explicación es que el movimiento brusco desplaza a los insectos dañinos. [ cita requerida ]

Se ha analizado el movimiento de los iones de calcio, potasio y cloruro en las células de pulvini para comprender mejor cómo el flujo de iones y agua afecta a las hojas caídas de M. pudica . Se cultivó y regó diariamente un lote de M. pudica , y se recogieron 10-20 pulvini de cada grupo de pulvini reactivo al tacto y pulvini no reactivo al tacto. Para comprender mejor el movimiento de los iones, las mitades superior e inferior de todos los pulvini recolectados se sometieron a un análisis de iones por separado utilizando el método de espectroscopía de fluorescencia de rayos X. Este método rastreó la ubicación de los iones coloreándolos cada uno con un color diferente de tinte de fluorescencia. [17] En términos de concentraciones de calcio, hubo una diferencia significativa en la concentración entre ambas mitades del pulvini, tanto en el pulvini reactivo como en el no reactivo. Para el potasio, se encontraron concentraciones más altas en todo el pulvini reactivo, mientras que se encontró una alta diferencia de concentración en las mitades superior e inferior del pulvini no reactivo.

Tras la estimulación del pulvini reactivo, se encontró un aumento promedio del 240% en potasio en las células pulvini. El análisis de iones de cloruro dio resultados similares donde se encontraron altas concentraciones en todo el pulvini reactivo, excepto en el pulvini no reactivo, la diferencia de concentración en el pulvini superior e inferior no fue significativa. En general, lo que se encontró fue que las altas concentraciones de potasio, cloruro y calcio condujeron a una rápida disminución del agua en el pulvini, lo que resulta en la caída de las hojas de M. pudica . La mitigación de este gradiente resultó en una menor reacción y movimiento de las hojas. [17]

Mimosa pudica es originaria de América. También se puede encontrar en países asiáticos como Singapur, Bangladesh, Tailandia, India, Nepal, Indonesia, Taiwán, Malasia, Filipinas, Vietnam, Camboya, Laos, Japón y Sri Lanka. Se ha introducido en muchas otras regiones y se considera una especie invasora en Tanzania, el sur y sudeste de Asia y muchas islas del Pacífico. [18] Se considera invasora en partes de Australia y es una maleza declarada en el Territorio del Norte , [19] y Australia Occidental, aunque no se naturalizó allí. [20] Se recomienda el control en Queensland . [21]

También se ha introducido en Uganda, Ghana, Nigeria, Seychelles, Mauricio y Asia oriental, pero no se considera invasivo en esos lugares. [18] En los Estados Unidos, crece en Louisiana , Florida , Hawaii , Tennessee , Virginia , Maryland , Puerto Rico , Texas , Alabama , Mississippi , Carolina del Norte , Georgia , el territorio de Guam y las Islas Vírgenes . [22]

Mimosa pudica tiene varios depredadores naturales, como la araña roja y la lombriz mimosa . Ambos insectos envuelven los folletos en redes que dificultan el cierre receptivo. Las hojas palmeadas se notan a medida que se convierten en restos marrones fosilizados después de un ataque. [23] El gusano web Mimosa se compone de dos generaciones que surgen en diferentes estaciones. Esto dificulta la prevención y requiere el momento adecuado de los insecticidas para evitar ayudar a otros depredadores. Una vez que las larvas se convierten en polillas de color gris acero, son inofensivas para la planta, pero ponen más huevos. [24]

La especie puede ser una maleza para cultivos tropicales, particularmente cuando los campos se cultivan a mano. Los cultivos que tiende a afectar son maíz, cocos, tomates, algodón, café, plátanos, soja, papaya y caña de azúcar. Los matorrales secos pueden convertirse en un peligro de incendio. [9] En algunos casos se ha convertido en una planta forrajera, aunque se informa que la variedad en Hawai es tóxica para el ganado. [9] [25]

Además, Mimosa pudica puede cambiar las propiedades físico-químicas del suelo que invade. Por ejemplo, el N y K totales aumentaron en áreas invadidas significativamente. [26]

Fitorremediación

Se probaron treinta y seis especies de plantas nativas de Tailandia para ver cuál realizaba la mayor fitorremediación de suelos contaminados con arsénico causados ​​por las minas de estaño. Mimosa pudica fue una de las cuatro especies que extrajeron y bioacumularon significativamente el contaminante en sus hojas. [27] Otros estudios han encontrado que Mimosa pudica extrae metales pesados ​​como cobre, plomo, estaño y zinc de suelos contaminados. Esto permite que el suelo vuelva gradualmente a composiciones menos tóxicas. [28]

Fijación de nitrogeno

Mimosa pudica puede formar nódulos de raíces que son habitables por bacterias fijadoras de nitrógeno . [29] Las bacterias pueden convertir el nitrógeno atmosférico, que las plantas no pueden usar, en una forma que las plantas pueden usar. Este rasgo es común entre las plantas de la familia Fabaceae . El nitrógeno es un elemento vital tanto para el crecimiento como para la reproducción de las plantas. El nitrógeno también es esencial para la fotosíntesis de las plantas porque es un componente de la clorofila . La fijación de nitrógeno aporta nitrógeno a la planta y al suelo que rodea las raíces de la planta. [30]

La capacidad de Mimosa pudica para fijar nitrógeno puede haber surgido junto con la evolución de bacterias fijadoras de nitrógeno. La fijación de nitrógeno es un rasgo adaptativo que ha transformado la relación parasitaria entre bacterias y plantas en una relación mutualista. La dinámica cambiante de esta relación se demuestra por la correspondiente mejora de varias características simbióticas tanto en Mimosa pudica como en bacterias. Estos rasgos incluyen una mayor "nodulación competitiva, desarrollo de nódulos, infección intracelular y persistencia de bacteroides". [31]

Hasta el 60% del nitrógeno que se encuentra en Mimosa pudica puede atribuirse a la fijación de N 2 por bacterias. Burkholderia phymatum STM815 T y Cupriavidus taiwanensis LMG19424 T son cepas beta-rizobianas de diazotrofos que son muy eficaces para fijar nitrógeno cuando se combinan con M. pudica . También se ha demostrado que Burkholderia es un fuerte simbionte de Mimosa pudica en suelos pobres en nitrógeno en regiones como Cerrado y Caatinga. [12]

Semillas

En cultivo, esta planta se cultiva con mayor frecuencia como anual de interior , pero también se cultiva para cubrir el suelo. La propagación es generalmente por semilla. Mimosa pudica crece con mayor eficacia en suelos pobres en nutrientes que permiten un drenaje de agua sustancial. Sin embargo, también se muestra que esta planta crece en subsuelos desgastados y erosionados. Por lo general, es necesario un suelo roto para que M. pudica se establezca en un área. Además, la planta es intolerante a la sombra y sensible a las heladas, lo que significa que no tolera niveles bajos de luz o temperaturas frías. Mimosa pudica no compite por recursos con follaje más grande o maleza del dosel del bosque. [11]

En zonas templadas debe cultivarse bajo protección, donde la temperatura desciende por debajo de 13 ° C (55 ° F).

Mimosa pudica contiene el alcaloide tóxico mimosina , que también tiene efectos antiproliferativos y apoptóticos . [32] Los extractos de Mimosa pudica inmovilizan las larvas filariformes de Strongyloides stercoralis en menos de una hora. [33] Los extractos acuosos de las raíces de la planta han mostrado efectos neutralizantes significativos en la letalidad del veneno de la cobra monóculo ( Naja kaouthia ). Parece inhibir la miotoxicidad y la actividad enzimática del veneno de cobra. [34]

Mimosa pudica demuestra propiedades antioxidantes y antibacterianas. También se ha demostrado que esta planta no es tóxica en las pruebas de letalidad del camarón en salmuera, lo que sugiere que M. pudica tiene niveles bajos de toxicidad. El análisis químico ha demostrado que Mimosa pudica contiene varios compuestos, incluidos "alcaloides, flavonoides C-glucósidos, esteroles, terenoides, taninos, saponina y ácidos grasos". [35] [36] Se ha demostrado que las raíces de la planta contienen hasta un 10% de tanino . Se ha encontrado una sustancia similar a la adrenalina dentro de las hojas de la planta. Mimosa pudica semillas 's producen mucílago compone de D ácido glucurónico y D -xylose . Además, se ha demostrado que los extractos de M. pudica contienen crocetina-dimetiléster, tubulina y aceites grasos de color amarillo verdoso. Se ha descubierto dentro de la planta una nueva clase de turgorinas de fitohormonas, que son derivados del ácido gálico 4- O - (β- D -glucopiranosil-6'-sulfato). [11]

Las propiedades fijadoras de nitrógeno de Mimosa pudica contribuyen a un alto contenido de nitrógeno en las hojas de la planta. Las hojas de M. pudica también contienen una amplia gama de contenido de carbono a mineral, así como una gran variación en los valores de 13 C. La correlación entre estos dos números sugiere que se ha producido una adaptación ecológica significativa entre las variedades de M. pudica en Brasil. [30]

Las raíces contienen estructuras en forma de saco que liberan orgánicos y compuestos orgánicos de azufre que incluyen SO 2 , ácido methylsulfinic, ácido pirúvico , ácido láctico , ácido etanosulfínico , ácido sulfínico propano, 2-mercaptoanilina , S-propilo propano 1-tiosulfinato, y thioformaldehyde , una difícil de alcanzar y un compuesto altamente inestable que nunca antes se había reportado que fuera emitido por una planta. [37]

Folletos que se pliegan hacia adentro

Wilhelm Pfeffer , un botánico alemán durante el siglo XVII, usó Mimosa en uno de los primeros experimentos que prueban la habituación de las plantas. [38] Se realizaron más experimentos en 1965, cuando Holmes y Gruenberg descubrieron que Mimosa podía distinguir entre dos estímulos, una gota de agua y un toque con el dedo. Sus hallazgos también demostraron que el comportamiento habituado no se debió a la fatiga ya que la respuesta de plegado de la hoja regresó cuando se presentó otro estímulo. [38]

Se llevaron a cabo experimentos de señalización eléctrica en Mimosa pudica , donde 1.3–1.5 voltios y 2–10 µC de carga actuaron como el umbral para inducir el cierre de las hojas. [39] Este tema fue explorado más a fondo en 2017 por el neurocientífico Greg Gage, quien conectó Mimosa pudica con Dionaea muscipula , mejor conocida como Venus atrapamoscas . Ambas plantas tenían cableado eléctrico que las conectaba y estaban conectadas a un electrocardiograma . Los resultados mostraron cómo provocar un potencial de acción en una planta provocó una respuesta eléctrica, lo que provocó que ambas plantas respondieran. [40]

Se realizaron experimentos sobre cómo los anestésicos para animales podrían afectar a Mimosa pudica . Estos experimentos demostraron que los anestésicos causan narcosis de los órganos motores, que se observó mediante la aplicación de éter volátil , cloroformo, tetracloruro de carbono, sulfuro de hidrógeno, amoniaco, formaldehído y otras sustancias. [41] En un estudio preclínico, el extracto metanólico de Mimosa pudica mostró una actividad antidiabética y antihiperlipidémica significativa en ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina. [42]

En 2018, dos grupos de investigación de las Universidades de Palermo (Italia) y Lugano (Suiza) demostraron la viabilidad de usar dicha planta como un bloque de construcción para crear pantallas de dos colores controlables basadas en plantas, explotando chorros de aire en lugar de eléctricos o táctiles. estimulación basada. [43]

Las plantas que viven en ambientes con poca luz tienen menos oportunidades de fotosíntesis en comparación con las plantas que viven en ambientes con mucha luz donde la luz del sol no es un problema. Cuando la planta de Mimosa se pliega en sus hojas como mecanismo de defensa, existe un intercambio energético, ya que al doblar sus hojas se reduce la cantidad de fotosíntesis que la Mimosa puede realizar durante el período de cierre en un 40%, pero proporciona un mecanismo de defensa rápido contra depredadores potencialmente dañinos. o estimulación externa. [44] [45]

En un experimento, la investigadora Monica Gagliano quiso estudiar si las plantas de Mimosa en condiciones de poca luz tendrían un mayor potencial de aprendizaje que las cultivadas con mucha luz, ya que las plantas con poca luz ya se encontraban en ambientes de baja energía y doblar sus hojas sería más enérgico. costoso para la planta. La forma más simple de aprendizaje es la capacidad de un organismo de tener un cierto nivel de sensibilidad al entorno que le permite responder a estímulos potencialmente dañinos, así como la capacidad de aprender y filtrar los estímulos irrelevantes (habituación) o aumentar la respuesta. debido a un estímulo aprendido (sensibilización). [46]

Los investigadores predijeron que las plantas con poca luz se habrían adaptado para tener capacidades de aprendizaje habituales más rápidas para poder filtrar los estímulos inofensivos para aumentar su producción de energía. Las plantas se cultivaron en condiciones de mucha o poca luz. Las plantas se estimularon al dejarlas caer desde 15 cm para una sola gota o sesiones de entrenamiento consecutivas en las que las plantas se dejaron caer repetidamente. Para probar que las plantas estaban suprimiendo su reflejo de plegado de hojas por aprendizaje habitual y no por agotamiento, las plantas se agitaron como un nuevo estímulo para ver si las plantas doblaban sus hojas (prueba de deshabituación). El primer grupo fue probado para ver si la memoria a corto plazo era suficiente para que las plantas modificaran su comportamiento.

Independientemente del grupo de luz en el que estuvieran las plantas, una gota no fue suficiente para que las plantas aprendieran a ignorar la estimulación. Para los grupos que se dejaron caer repetidamente, las plantas dejaron de doblar sus hojas e incluso se abrieron por completo después de una caída antes del final de los entrenamientos. Las plantas con poca luz aprendieron más rápido a ignorar la estimulación de caída que las plantas con mucha luz. Cuando las plantas fueron agitadas, respondieron inmediatamente doblando sus hojas, lo que sugiere que las plantas no estaban ignorando la estimulación de caída debido al agotamiento. [47] Esta investigación sugiere que Mimosa tiene la capacidad de aprendizaje habitual y almacenamiento de memoria y que las plantas de Mimosa cultivadas en condiciones de poca luz tienen mecanismos de aprendizaje más rápidos para que puedan reducir la cantidad de tiempo que sus hojas permanecen cerradas innecesariamente para optimizar la producción de energía.

Dado que las plantas carecen de un sistema nervioso central, el medio por el cual envían y almacenan información no es obvio. Hay dos hipótesis para la memoria en Mimosa, ninguna de las cuales ha sido generalmente aceptada todavía. La primera es que cuando la planta se estimula, libera una oleada de iones de calcio que son detectados por la proteína calmodulina . Se cree que la relación entre los iones y las proteínas estimula los canales iónicos activados por voltaje que causan señales eléctricas, que podrían ser la base de la memoria a largo plazo de las plantas. La otra hipótesis es que las células vegetales actúan de manera similar a las células neuronales creando gradientes eléctricos abriendo y cerrando canales iónicos y pasándolos a lo largo de las uniones celulares. La información transmitida puede controlar qué genes se activan y cuáles se desactivan, lo que podría ser un modo para la memoria a largo plazo. [47]

  • Codariocalyx motorius
  • Venus atrapamoscas

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  • Ver ocurrencias de Mimosa pudica en la Biblioteca del Patrimonio de la Biodiversidad
  • Página "Planta sensible" por el Dr. T. Ombrello
  • Hoja informativa del Departamento de Agricultura, Pesca y Silvicultura de Queensland (Australia)
  • Página sobre la nicinastia y el movimiento de las hojas de Mimosa pudica por John Hewitson
  • 1 y 2
  • "Video: MIMOSA PUDICA SENSITIVE: guía de cultura" . Ethnoplants.com. Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2009 . Consultado el 12 de octubre de 2009 .