Cristales de oxalato de calcio en plantas: morfología y función
Sonia Galicia1, Olinda Velázquez 2, Víctor Luna-Monterrojo3 y Andrew P. Vovides1
1 Red de Biología Evolutiva, Instituto de Ecología, A.C.
2 Red de Estudios Moleculares Avanzados, Instituto de Ecología, A.C.
3 Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero, Instituto de Ecología, A.C.
Palabras clave: cristales de oxalato de calcio, biomineralización en plantas, idioblastos.
Resumen: Los cristales de oxalato de calcio se encuentran en la mayoría de las plantas y tienen diferentes formas. Dentro de sus funciones principales esta la regulación de calcio y la protección contra la herbivoría.
¿Sabías que las plantas producen cristales? Pues aquí te contaremos un poco sobre este proceso. La producción de cristales de oxalato de calcio se da en varios organismos como las plantas, bacterias, hongos y animales. En los animales generalmente es nocivo para su salud, un ejemplo muy conocido son los cálculos renales. En cambio, en las plantas la acumulación de cristales de oxalato de calcio es un fenómeno frecuente y está relacionado con su metabolismo, a través de un proceso conocido como biomineralización.
En las plantas los cristales de oxalato de calcio son formados dentro de unas células especializadas llamadas idioblastos, que son células un poco más grandes que la mayoría. La regulación es llevada a cabo por una matriz proteica que se encuentra dentro de la vacuola de los idioblastos. Esta matriz controla la forma, orientación y estado de hidratación de los cristales de oxalato de calcio formados por la planta, dotándolos de características especiales que no comparten con su contraparte inorgánica. Los cristales de oxalato están presentes en casi todas las partes de la planta, como en raíces, hojas, tallos, frutos, semillas, órganos florales, anteras y nódulos radiculares. Estos cristales pueden ser localizados en tejidos específicos como la epidermis, corteza, floema, xilema y médula.
Los cristales de oxalato de calcio observados en las plantas pueden clasificarse en cinco tipos principales con base a su morfología: rafidios (cristales en forma de aguja que se agregan muchos por célula), drusas (agregados cristalinos esféricos), estiloides (un cristal alargado con extremos puntiagudos o rugosos), prismas o rombos (solos o en grupo por célula) y arena de cristal (una masa de diminutos cristales). Algunos parámetros físicos, químicos y/o biológicos, tales como la luz, temperatura, pH, concentración de iones y herbivoría pueden afectar la ubicación, tamaño y otras propiedades de los cristales en las plantas.
Los cristales de oxalato de calcio pueden desempeñar varias funciones dentro de la planta, pero aún falta por realizar más investigación al respecto. En la ilustración se esquematizan las principales funciones de los cristales de oxalato de calcio en las plantas. Una de las funciones más importantes de los cristales de oxalato de calcio es la regulación, secuestro o excreción de los iones Ca2+ y/o el mantenimiento del equilibrio iónico. Es decir, mantiene los niveles de calcio dentro de la planta.
Los cristales de oxalato de calcio actúan como un mecanismo defensa de la planta contra los herbívoros. Los cristales tipo aguja tienen un efecto mecánico de punzar a los animales que se los comen, este efecto se ve potenciado por la acción de toxinas proteolíticas. Se ha observado que algunas plantas producen oxalato de calcio como respuesta de defensa inducida.
También se ha sugerido que los cristales de oxalato de calcio pueden secuestrar metales peligrosos como plomo, aluminio, estroncio, zinc y cadmio. Actuando como depósitos inertes para estos metales. En estudios donde se aplicó de manera exógena estos metales a las plantas, estás incorporaron los metales en los cristales de oxalato.
Otras funciones propuestas para los cristales de oxalato de calcio son: dispersores o concentradores de la luz (ayudando que la luz se distribuya más homogéneamente en la capa del mesófilo), soporte estructural (dando rigidez a la planta), entre otras. Aunque la evidencia para soportar estas hipótesis aún es escasa.
Los cristales de oxalato de calcio se encuentran en más de 250 familias botánicas. La familia de las Aráceas son un grupo de plantas que se utilizan mucho como ornamentales, en esta familia se incluyen los anturios (Anthurium spp.), las monsteras (Monstera spp.), la malanga (Colocasia esculenta), las mafafas (Xanthosoma spp.) y las diefenbaquias (Dieffenbachia spp.); se cultivan tanto en las casas, oficinas y en las áreas públicas. La mayoría de ellas son tóxicas, principalmente por la presencia de oxalatos que calcio y enzimas que potencian el efecto de dichos cristales, causando una acción mecánica irritativa en ojos, boca y en personas muy sensibles, en la piel. En la época de los esclavos, a manera de castigo les daban a masticar sus hojas, lo que producía inflamación de laringe y cuerdas vocales, para mantenerlos callados. Por esta razón, en unos lugares, les dan nombre de caña muda o hierba del mudo. Generalmente, los efectos son pasajeros, pero en algunas personas la reacción de la laringe puede llegar a ocasionar asfixia
Otros ejemplos en donde podemos encontrar cristales de oxalato: nopales (Opuntia spp.), ciruela (Prunus spp.), rosa (Rosa spp.), cebolla (Allium spp.), mora (Morus spp.), balsaminas (Impatiens spp.). También en las verduras como el betabel (Beta vulgaris), acelgas (B. vulgaris var. cicla) y espinacas (Spinacia oleracea), en estas últimas los cristales se descomponen al cocinar.
Referencias
Franceschi, Vincent R., and Harry T. Horner. “Calcium Oxalate Crystals in Plants.” Botanical Review 46, no. 4 (1980): 361–427.
Jáuregui-Zúñiga, D. & A. M. Cárcamo. 2004. La biomineralización del oxalato de calcio en plantas: retos y potencial. REB 23(1): 18–23.
“La opinión es responsabilidad de los autores y no representa una postura institucional”
Slider: Cristales de oxalate de calcio en Piper auritum (hierba santa). Técnica impresión en barniz y DIC. Crédito: Olinda Velázquez