¿Qué son los plasmodesmos?
Los plasmodesmos son canales intercelulares que atraviesan las paredes y membranas celulares, conectando el citoplasma de células vegetales o de hongos adyacentes. Es decir, comunican los protoplastos (membrana plasmática y citosol) a través de la pared celular, formando un continuo simplástico.
Estas estructuras son funcionalmente análogas o equivalentes a las uniones en hendidura (gap junctions) que se observan entre las células de un tejido animal, y su función principal es comunicar a las células entre sí y servir de canal para el transporte de distintos tipos de iones y moléculas.
Los plasmodesmos fueron descritos hace más de 100 años por Tangl y, desde entonces, cientos de estudios se han publicado en los cuales se ha detallado minuciosamente su mecanismo de funcionamiento, su estructura y otros aspectos relacionados.
En la actualidad se sabe que estos “canales” o “conexiones” citosólicas entre las células son estructuras bajo estrictos mecanismos de control, y también se ha determinado que están compuestos principalmente por proteínas integrales de membrana, proteínas chaperonas y otras proteínas especializadas en el transporte de sustancias.
Características de los plasmodesmos
– Son canales de comunicación entre células vegetales. Los plasmodesmos son pequeños conductos que atraviesan la pared celular y conectan el citoplasma de dos células vecinas. Gracias a ellos, las células vegetales pueden intercambiar sustancias y señales químicas directamente.
– Están formados por una prolongación del retículo endoplasmático. Dentro del plasmodesmo hay un tubo central llamado desmotúbulo, que es una extensión del retículo endoplasmático liso. Alrededor de él circula el citoplasma, formando un canal continuo entre las células.
– Atraviesan la pared celular. Son la única vía directa que une el interior (citoplasma) de las células vegetales, ya que la pared celular es rígida y normalmente aísla a cada célula.
– Permiten el transporte selectivo de sustancias. A través de ellos pasan moléculas pequeñas (como azúcares, aminoácidos, iones u hormonas). En algunos casos también pueden permitir el paso de moléculas más grandes, como proteínas o ARN, si la célula lo regula.
– Son estructuras dinámicas. Los plasmodesmos pueden abrirse o cerrarse según las necesidades de la planta o en respuesta a señales (por ejemplo, estrés, infecciones o desarrollo). Esta regulación se da gracias a una sustancia llamada calosa, que puede acumularse para bloquearlos temporalmente.
– Participan en la comunicación y coordinación celular. Permiten la coordinación del crecimiento, el desarrollo y las defensas entre células. Son esenciales para que la planta funcione como un organismo integrado, no como un conjunto de células aisladas.
– Se encuentran solo en células vegetales. Son una característica exclusiva de las plantas y algunas algas, ausentes en animales, hongos o bacterias.
Estructura de los plasmodesmos
Un vistazo rápido a un tejido vegetal es suficiente para comprobar que existen múltiples tipos de plasmodesmos.
De acuerdo con algunos autores, pueden clasificarse como primarios y secundarios, según el momento en el que se forman durante la vida de una célula; o como simples y ramificados, dependiendo de la morfología de los canales que se forman entre célula y célula.
Sea cual sea el tipo de plasmodesmo, su “arquitectura estructural” es más o menos equivalente, pues casi siempre se trata de unos conductos con un diámetro que varía entre 20 y 50 nm, cuyas entradas u orificios son un poco más estrechas, constituyendo lo que se conoce como una “constricción de cuello de botella”.
Algunos científicos han propuesto que tal constricción en los orificios de los plasmodesmos participa en la regulación del flujo de sustancias a través de estos, es decir, que su dilatación (expansión) o constreñimiento (reducción del diámetro) determina la cantidad y la velocidad de flujo.
Estos “cuellos de botella” están compuestos por una sustancia conocida como calosa (β-1,3-glucano) y, como puede inferirse, se encuentran en las zonas más cercanas a la pared de las células vegetales conectadas por estos canales.
- Plasmodesmos primarios. Los plasmodesmos primarios se forman en la placa celular durante la citocinesis, momento de la mitosis donde se separan las dos células hijas. No obstante, estos pueden sufrir modificaciones estructurales y cambian de distribución y funcionamiento durante el desarrollo de la planta a la que pertenecen. Estos plasmodesmos son, en realidad, ambientes membranosos que consisten en poros de la membrana plasmática que forman una especie de puentes entre la pared celular y un elemento axial de retículo endoplásmico “apresado”, que se conoce como desmotúbulo. Un desmotúbulo es una estructura cilíndrica de más o menos 15 nm de diámetro, compuesta por retículo endoplásmico de una célula que se continúa con las cisternas del retículo endoplásmico de la célula vecina, conectada a través del plasmodesmo. Entre la “hebra” representada por el desmotúbulo y la membrana plasmática que conforma la cavidad cilíndrica que es el plasmodesmo existe un espacio conocido como “manga citoplasmática” (del inglés Cytoplasmic sleeve), que es a través de la cual se piensa que ocurre el flujo de sustancias de una célula a otra.
- Plasmodesmos secundarios. Pueden formarse de novo entre dos paredes celulares, independientemente de la citocinesis, es decir, sin necesidad de que ocurra un evento de división celular. Se considera que los plasmodesmos secundarios poseen propiedades funcionales y estructurales especiales. Se forman gracias a la fusión de extremos opuestos de “mitades” de plasmodesmos preexistentes, que son establecidos, usualmente, en regiones de la pared celular que se han adelgazado. Cada mitad que se fusiona origina las cavidades centrales de un plasmodesmo. Las hebras centrales en este tipo de plasmodesmo son posteriormente añadidas por “encerramiento” pasivo de túbulos de retículo endoplásmico y la morfología resultante es muy similar a la de los plasmodesmos primarios. Expertos en la materia sugieren que los plasmodesmos secundarios se forman en células que atraviesan extensos procesos de crecimiento (elongación), es decir, entre las paredes celulares longitudinales, con el fin de compensar la “dilución” progresiva del número de plasmodesmos que puede ocurrir gracias al crecimiento.
Funciones de los plasmodesmos
- Comunicación intercelular. Son canales de conexión que permiten que las células vegetales se comuniquen directamente entre sí. A través de ellos se transmiten señales químicas y eléctricas, necesarias para coordinar procesos como el crecimiento, la diferenciación y la respuesta a estímulos.
- Intercambio de sustancias. Permiten el transporte de moléculas pequeñas como azúcares, aminoácidos, iones, hormonas y agua entre células vecinas. También pueden permitir el paso de macromoléculas (ARN o proteínas) cuando la planta necesita coordinar funciones más complejas.
- Coordinación del desarrollo y del metabolismo. Gracias a ellos, las células de los tejidos vegetales comparten recursos y señales, actuando como una red integrada. Esto garantiza que todas las partes de la planta crezcan de forma sincronizada y respondan de manera coordinada a los cambios del ambiente.
- Participación en la defensa de la planta. Los plasmodesmos pueden cerrarse mediante depósitos de calosa (una sustancia polisacárida) cuando la planta detecta una infección. Así, se bloquea el paso de patógenos (como virus o bacterias) y se protege a las células vecinas.
- Integración de la planta como un solo organismo. Aunque las plantas están formadas por muchas células separadas por paredes celulares rígidas, los plasmodesmos permiten que funcionen de forma unificada, como si compartieran un mismo citoplasma. Esta red intercelular se conoce como simpasto, y es clave para el transporte interno y la comunicación general.