C3 versus C4, un nuevo descubrimiento que las enfrenta

A principios de este año, un estudio publicado en la prestigiosa revista Science sacudió el mundo de la biología al volcar un paradigma aceptado del crecimiento de las plantas. Pero ahora un par de investigadores cuestiona los hallazgos, pero los autores del trabajo original se mantienen firmes. En comentarios en el número actual de Science, las dos partes se enfrentan por cuestiones de las condiciones del suelo, la biología vegetal y el diseño experimental.

El trabajo original, dirigido por Peter Reich de la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, buscó comprender cómo el crecimiento de las plantas se ve afectado por los altos niveles de dióxido de carbono a largo plazo. Durante 20 años, el equipo comparó dos grupos de plantas que emplean métodos ligeramente diferentes de fotosíntesis: la vía C3 y la vía C4.

El dogma predominante de la biología vegetal afirma que las plantas C3 son más sensibles a los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera que las plantas C4. Por lo tanto, las plantas que usan la ruta C3 deberían producir más biomasa a medida que aumentan los niveles.

Para sorpresa de los investigadores, las plantas C3 crecieron bien inicialmente, pero luego perdieron su ventaja después de 12 años. En cambio, las plantas C4 mostraron un crecimiento acelerado en los últimos ocho años del estudio, con incrementos en la biomasa que sobrepasan a las plantas control hasta en un 24%.

Para explicar el cambio en las tasas de crecimiento, Reid y sus colegas formularon la hipótesis de que los altos niveles de dióxido de carbono a largo plazo provocaban cambios en los microbios del suelo y el ciclo de nutrientes, cambios que favorecían el crecimiento de las plantas C4 pero dificultaban las plantas C3.

Los hallazgos sugieren que puede ser difícil predecir con certeza cuánto carbono atmosférico puede ser capturado por las plantas en el futuro. A medida que los efectos del cambio climático antropogénico continúan desapareciendo, Reich advirtió: “No debemos confiar tanto en que tengamos razón sobre la capacidad de los ecosistemas para salvarnos”.

Sin embargo, Julie Wolf y Lewis Ziska de la Investigación Agrícola del USDA de los Estados Unidos no están totalmente de acuerdo. Es demasiado pronto para decir que el paradigma de crecimiento C3-C4 es invalidado, dicen, con la evidencia apuntando a una explicación alternativa, y decididamente menos revolucionaria. “El patrón documentado por Reich et al. puede explicarse considerando la historia natural de las plantas experimentales y el suelo “, escriben los dos.

En primer lugar, explican que la capa superior del suelo en los sitios experimentales había sido raspada y tratada con productos químicos antes de que comenzara el experimento. Las condiciones arenosas y bien drenadas resultantes favorecerían finalmente el crecimiento de las plantas C4 en escalas de tiempo más largas.

Luego señalan que la diversidad de especies era baja dentro de los sitios experimentales. Con un máximo de cuatro especies de plantas en cada parcela (y todas ellas gramíneas), Wolf y Ziska creen que los resultados no se deben extrapolar para “hacer una declaración general sobre las respuestas generales de las gramíneas C3 y C4 al CO2 elevado”.

Finalmente, también cuestionan si el diseño experimental y el análisis estadístico pueden respaldar las conclusiones extraídas. Sin embargo, Reich y sus colegas responden, argumentando que estas críticas son infundadas.

Ellos reconocen que las parcelas del suelo fueron procesadas antes del experimento, aunque de una manera diferente a como lo describen Wolf y Ziska. Sin embargo, afirman que la configuración del suelo refleja las perturbaciones observadas en los pastizales de la Tierra debido al pastoreo, cultivo y regímenes de fuego alterados, y por lo tanto sigue siendo relevante para la discusión.

Además, aunque la fisiología sin duda jugó un papel en la forma en que las plantas crecieron en los hábitats experimentales, los autores sostienen que aún no está claro cómo estas diferencias explican las respuestas observadas al dióxido de carbono elevado.

Y el problema con las estadísticas? Los análisis utilizados son sólidos para tamaños de muestra mixtos, aunque esto no se explicó en el documento original.

Dejando a un lado sus diferencias, ambos conjuntos de autores coinciden en que se necesita investigación futura para dilucidar los mecanismos responsables del cambio en las tasas de crecimiento de las plantas.

Poniendo fin a su refutación en un tono conciliatorio, Reich y sus colegas se acercan tanto a las letras líricas como se permite en las páginas de Science: “Los ecosistemas cambian con el tiempo de formas complejas que apenas estamos empezando a comprender”, reconocen los autores. “Encontrar el contexto apropiado para los experimentos de campo siempre es un desafío y debe hacerse con cuidado”.

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