Desde la formación de la Tierra hace 4.6 mil millones de años, esta ha estado en presencia de una de las mayores fuentes de energía en el espacio: una estrella llamada Sol. Desde la formación de los primeros organismos vivientes hasta ahora, hemos estado expuestos a la energía despedida por el sol, la cual comúnmente se denomina luz solar. Esta luz se define físicamente como el conjunto de radiaciones emitidas producto de las reacciones nucleares que se dan en el Sol (Nature, 1981; James, 2016). Estas radiaciones se clasifican en tres grupos principales según su energía: microondas, visible, ultravioleta; siendo las primeras las menos energéticas y las últimas las de mayor energía (Photobiology: Plants Respond to Light, 1969). Dado a que este tipo de energía estuvo presente durante toda la historia evolutiva de la vida en la Tierra, es de esperarse que muchos de los organismos hayan desarrollado sistemas que los permitan interactuar con ella.
Es así como nace la fotobiología. La cual es el campo que estudia la respuesta de diferentes sistemas biológicos con la luz. En concreto, aquellas respuestas físicas y/o químicas frente cualquier radiación no ionizante. El término alude al estudio de cualquier organismo vivo que genere alguna respuesta ante la variación de niveles de luz solar sea este bacteria, arquea, hongo, planta o animal (Nature, 1981). Naturalmente, los conocimientos de fotobiología son mayores en aquellos organismos cuya interacción con la luz solar es evidente como lo son los organismos fotosintéticos; principalmente las plantas.
Los organismos fotosintéticos obtienen energía de la luz solar para poder generar su alimento. Específicamente la energía se utiliza para fijar el dióxido de carbono ambiental y generar glucosa (James, 2016). A rasgos generales, la obtención de energía se da específicamente en un organelo que poseen las células vegetales llamado cloroplasto. Este organelo posee diferentes pigmentos como la clorofila y carotenos que absorben diferentes longitudes de onda de la luz solar (Thut & Loomis, 1944; Nature, 1981). Se sabe que la luz roja (625 nm - 675 nm) y la luz azul (450 nm - 485 nm) impulsan el proceso de fotosíntesis, ya que provocan la excitación de los electrones de los pigmentos como la clorofila, los carotenoides y la xantofilas (Campbell & Liscum, 2001). Las longitudes de onda de la luz útiles para la fotosíntesis, se denominan radiación fotosintéticamente activa o PAR (por sus siglas en inglés), la cual va de los 400nm a 700nm (Fiorucci & Fankhauser, 2017).
Cabe recalcar que las longitudes de luz óptimas, al igual que los nutrientes, varía para cada especie de planta. Por ejemplo, los tomates cherry, las lechugas rojas y los pepinos tienen un mejor rendimiento al estar expuestos a longitudes de onda que producen los colores verde y amarillo (G2V Optics, 2016). Cada especie/grupo de planta presenta un desarrollo eficiente bajo una mezcla de longitudes de onda de luz. Para poder discernir cuales son dichas longitudes de onda, se realizan ensayos exponiendo a las plantas con lámparas LED de diferentes colores y se estudia su crecimiento (G2V Optics, 2016).
Comprender cual es la dinámica de la luz dentro de un grupo de plantas sirve para controlar la extensión y la dirección del crecimiento de las plantas (Fiorucci & Fankhauser, 2017). Así mismo se puede inducir al afloramiento o a la producción de frutos o tubérculos. Además, uno de los hallazgos más interesantes es usar diferentes combinaciones de longitudes de onda de luz para proteger a las plantas contra enfermedades (G2V Optics, 2016). Un ejemplo es el estudio que se hizo con la albahaca, al cultivar esta planta bajo longitudes de onda azul/rojo/amarillo o azul/rojo/verde, se logró una producción mayor de moléculas antioxidantes (Carvalho, 2016). Otro ejemplo es el estudio que reportó que la luz UV-B suprime la infección por moho a las frutillas debido a que estimula la expresión de genes asociados con la resistencia a la enfermedad. Esto abre campo para que se controle enfermedades por fitopatógenos por medio de la luz evitando utilizar métodos químicos (Sugeno, 2018).
La fotobiología es una técnica que puede ayudarnos a controlar el desarrollo de las plantas que están dentro del agro para nuestro beneficio sin que sea perjudicial para el ambiente. Convirtiéndose así en una herramienta que permitirá el futuro sustentable de la Tierra a largo plazo, ya que la agricultura es una de las industrias más importantes en todo el planeta.
Fuentes consultadas:
Campbell, T., & Liscum, E. (2001). Plant Photobiology: Thousand Points of Enlightenment from Receptor Structures to Ecological Adaptation. Plant Cell, 1704-1710. Recuperado de: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=Liscum%20E%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=11487686
Carvalho, e. a. (2016). Light Quality Dependent Changes in Morphology, Antioxidant Capacity, and Volatile Production in Sweet Basil (Ocimum basilicum. Front PLant Sci. doi:10.3389/fpls.2016.01328
Fiorucci, A., & Fankhauser, C. (2017). Plant Strategies for Enhancing Access to Sunlight. CellPress. doi:https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.05.085
G2V Optics. (2016). Photobiology Plant light matters. Recuperado de: https://g2voptics.com/about/
James, M. (2016). Photosynthesis. Essays Biochem, 255-273.
Nature. (1981). Photobiology.Recuperado de Nature: https://www.nature.com/articles/289636a0
Photobiology: Plants Respond to Light. (1969). Nature, 119-120. doi:https://doi.org/10.1038/222119b0
Sugeno, e. a. (2018). Irradiation with UV-B fluorescent bulbs suppresses strawberry powdery mildew. ISHS. doi:10.17660/ActaHortic.2018.1227.69
Thut, F., & Loomis, W. (1944). Relation of Light to Growth of Plants. Plant Physiology, 117-130.