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El desarrollo acelerado de la sociedad y su economía ha introducido al ambiente diversos elementos tóxicos como metales, entre los que se incluye al cadmio y al plomo; y metaloides como el arsénico. Se han identificado más de 5,000 sitios contaminados en al menos 50 países en el mundo. Las emisiones de estos contaminantes en los últimos 50 años han provocado la acumulación de los mismos en el suelo (FAO y UNEP, 2021).
Uno de los problemas más complicados que la humanidad deberá afrontar es la contaminación del suelo agrícola, donde la producción es ineficiente debido a los efectos negativos causados por los contaminantes presentes. El uso de plantas con la capacidad de acumular estos elementos en elevadas concentraciones, sin que esto represente un problema para el desarrollo de las mismas, es de suma importancia para restaurar los suelos de uso agrícola y, así, afrontar la inminente problemática de producción alimenticia para los próximos 20 años.
Efectos tóxicos en las plantas
El contacto de metales y metaloides tóxicos con las plantas puede desatar una serie de señales internas que llevan a este organismo a un estado conocido como estrés oxidativo. Durante este cuadro de estrés existe una acumulación, dentro de la planta, de sustancias llamadas “especies reactivas del oxígeno”, o ROS, por sus siglas en inglés. Cuando esta acumulación sobrepasa la capacidad inherente de la planta para combatirlas, estas moléculas empiezan a causar daños a nivel celular, lo que afecta o incluso inhibe procesos importantes para la planta, como el crecimiento.
Llegar o no a este estado de estrés, dependerá de la sustancia tóxica con la que la planta esté en contacto y de la concentración a la que dicha sustancia se encuentre.
Debido a la cantidad de variables que afectan la interacción entre las sustancias tóxicas y las plantas ha sido imposible establecer una concentración fija en la que las plantas muestren un efecto tóxico. Sin embargo, muchos experimentos concluyen que, en general, en el caso de metales o metaloides, esta concentración suele ser muy pequeña. Por ejemplo, los efectos tóxicos del cadmio en plantas pueden observarse cuando la concentración disponible de este elemento en suelo es mayor a 8 mg/kg.
¿Qué son las plantas hiperacumuladoras?
Algunas plantas tienen la capacidad de absorber altas concentraciones de metales y acumularlos en sus tejidos, una característica conocida como hiperacumulación. Las especies de plantas conocidas como hiperacumuladoras son aquellas capaces de retener metales tóxicos dentro de su sistema en una proporción de al menos 1 % de su masa seca, excluyendo las raíces, lo impresionante de estas especies es que la presencia de concentraciones tan altas de metales tóxicos no representa un peligro para ellas a pesar de que que su crecimiento y desarrollo puede ser lento en comparación con los de plantas no hiperacumuladoras.
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En 2017, un grupo de investigadores de Australia reconoció la importancia de este tipo de plantas y propuso la recopilación de información sobre su taxonomía, distribución, ecología y datos obtenidos sobre plantas hiperacumuladoras para crear una base de datos estandarizada y accesible para el público en general.
Ejemplos de plantas hiperacumuladoras
Una de las familias de plantas más importantes en el campo de la hiperacumulación, debido a la gran cantidad de especies dentro de ella que poseen esta característica, es la Brassicaceae, familia a la que también pertenecen plantas mayormente conocidas por su interés alimenticio como la coliflor, el brócoli o el repollo. Especies como la col china o la mostaza de la India resaltan por su papel como acumuladoras de plomo.
Por otro lado, el berro oreja de ratón, el berro de la piedra de arena o el berro alpino destacan por su capacidad de acumular cadmio. Sin embargo, dentro de esta familia, se considera como uno de los mejores ejemplos del fenómeno de hiperacumulación.
Otra importante familia de plantas hiperacumuladoras es la Pteridaceae, formada por plantas que carecen de semilla y con hojas grandes y pinadas, también llamadas “helechos”, como el cuamaquiztle o cilandrillo. De esta familia, resaltan el helecho de Creta, el helecho de hoja delgada y el helecho chino como plantas capaces de acumular arsénico.
Importancia de las plantas hiperacumuladoras
El estudio de los mecanismos que estas plantas llevan a cabo, que les permiten hiperacumular elementos sumamente tóxicos, es la clave actual para el desarrollo de tecnologías de fitorremediación, con las cuales, mediante el uso de plantas, se busca disminuir las concentraciones o los efectos tóxicos de contaminantes en el ambiente. De esta forma, la restauración del suelo sucede de una manera más orgánica, menos agresiva y económicamente más eficiente, en comparación con otras técnicas convencionales basadas en ingeniería que pueden llegar a ser destructivas para el sitio y sumamente costosas.
Diversas plantas hiperacumuladoras ya han sido exitosamente probadas para la remediación de dichos elementos en suelos contaminados en lugares como China, India, Italia, Japón y México. Sin embargo, no es posible atender todas las áreas contaminadas existentes únicamente con estas especies.
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En la fitorremediación, un paso crucial es la selección de la planta a utilizar. En general, no solo se busca que las plantas sean resistentes, con gran capacidad de absorción del elemento de interés y que este no cause efectos nocivos en ella, sino cuidar aspectos como el ambiental, en el que la distribución de la planta juega un papel muy importante. La introducción de especies externas puede representar un problema de invasión que conlleva a desequilibrios en el ecosistema. Por eso, es importante identificar los mecanismos de acción de estas plantas para así buscarlos en otras especies, aprovecharlos al máximo con la ayuda de otras sustancias, o intentar alterar otras plantas para que adquieran la misma característica sin afectar el equilibrio ambiental del sitio.
