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domingo, 2 de enero de 2011

Pteris vittata, absorbe arsénico para protegerse

La afinidad del helecho Pteris vittata por el arsénico parece un contrasentido. ¿Cómo se explica que la extrema toxicidad de este metaloide le resulte beneficiosa? La respuesta es muy sencilla: la Pteris vittata acumula el arsénico en sus frondes como mecanismo de defensa ante la depredación de los herbívoros. Hace exactamente lo mismo que las orugas que comen plantas venenosas y acumulan en sus tejidos el veneno para disuadir a sus depredadores. De esta manera, si un herbívoro se come las frondes de una Pteris, sufre una grave intoxicación y, si no muere, se acordará el resto de su vida de la desagradable experiencia y nunca más la va a comer de nuevo. Esta afinidad por el arsénico la comparte con otros helechos del orden Pteridales, tales como la Pteris cretica, Pityrogramma calomelanos, Pteris umbrosa, etc...  

Magníficos ejemplares de Pteris vittata cultivados en el Jardín botánico de Sóller en la Isla de Mallorca, con sus largas frondes que pueden alcanzar los 130 cms.

Esta tendencia a hiperacumular arsénico se descubrió casualmente al encontrar por primera vez ejemplares de Pteris vittata creciendo en Florida, precisamente en unos terrenos altamente contaminados por este metaloide. Este detalle llamó mucho la atención a los botánicos que hicieron analizar la composición de varias frondes y se descubrió en ellas una altísima concentración de arsénico hasta 1000 veces superior a lo que se considera compatible con la vida, habiéndose encontrado hasta un  2´3 % de arsénico en los tejidos de las frondes.

Pequeña Pteris vittata creciendo asilvestrada en una grieta de la fachada de una casa de la ciudad de Horta en la Isla de Faial del Archipiélago de las Azores. En estas islas atlánticas este helecho alóctono se ha convertido en una verdadera plaga, favorecido por la alta humedad ambiental durante todo el año.

 Fachada de una casa en la ciudad de Horta de la Isla de Faial con varios ejemplares de Pteris vittata. Los azorianos se ven obligados a arrancar cada año los numerosos helechos que crecen en las fachadas de sus casas.

 Mismos helechos anteriores vistos desde más cerca. (Doble click encima de la foto para ampliarla)

Numerosos estudios han intentado explicar la tolerancia de los Pteridales al arsénico. La hipótesis más aceptada es que una vez absorbido por las raíces el helecho lo envía hacia las frondes donde sufre un proceso de quelación (neutralización química) seguida de una secuestración (encapsulación para aislarlo de las células).

Joven Pteris vittata asilvestrada creciendo en un muro a pleno sol en la ciudad de Tazacorte en la Isla canaria de la Palma.

 Pecíolos de Pteris vittata mucho más cortos que la lámina de hasta 15 cms. cubiertos de tricomas.

Fronde del helecho anterior con sus largas pinnas coriáceas de borde entero.

Lógicamente enseguida se vieron las grandes posibilidades que ofrecía este helecho para descontaminar suelos con altas concentraciones de este tóxico. Los resultados obtenidos fueron asombrosos, logrando retornar a la vida terrenos prácticamente muertos, donde antes no crecía nada.

Posteriormente se pensó en la posibilidad de usarlo para descontaminar aguas con altas concentraciones de arsénico. Para ello se recurrió al cultivo hidropónico sin tierra, con las raíces de los helechos sumergidas directamente en el agua contaminada contenida en recipientes. Los resultados fueron incluso mejores que en la descontaminación de suelos. Una sola planta cultivada hidropónicamente en un recipiente con 600 ml de agua contaminada reducía la concentración del arsénico de 46  a menos de 10 microgramos/ litro en solo tres dias, continuando la descontaminación en los días siguientes, aunque a una menor velocidad.

Soros de Pteris vittata dispuestos en una linea submarginal siguiendo el borde de las pinnas con un pseudoindusio subentero. Los esporangios de los soros de la foto están maduros a punto de iniciar la dispersión de las esporas.

 Esporangio de Pteris vittata con la bolsa vacía tras dispersar las esporas. El anillo cuenta con numerosas células de un vivo color fuego. (Doble click encima de la foto para ampliarla)

Y para terminar la foto microscópica de las bellísimas esporas tetraédricas de caras reticuladas. 

Detalle de las esporas de Pteris vittata

La contaminación ambiental por arsénico es un problema tan grave que se han ideado numerosos métodos tanto químicos, los cuales producen desechos muy tóxicos, a veces más contaminantes que el propio arsénico, como físicos, tales como la nanofiltración, la osmosis inversa, el intercambio iónico, la electrodiálisis, cuyos elevados costes son prohibitivos para la maltrecha economía de muchos países. La biodescontaminación por el cultivo de la Pteris vittata es, pues, la mejor alternativa, por su sencillez, sus excelentes resultados en poco tiempo y su bajo coste.

Edito día 26 de abril de 2017 para dar una respuesta a alguno de los comentarios. Una vez el helecho ha absorbido el arsénico de un suelo contaminado se procede a segar las frondes y a quemarlas en condiciones controladas para recuperar el arsénico de las cenizas. De esta manera se cierra el ciclo y se elimina el contaminante tanto del suelo como del helecho. El arsénico recuperado puede ser entonces utilizado en la industria química en la que tiene muchas utilidades.

11 comentarios:

  1. Extremadamente interesante. Adoro los helechos en general. Si a mí me creciesen sobre las paredes de casa, daría saltos de alegría. Claro que dentro de nada Hervás estará lleno de ellos. Como las temperaturas han subido últimamente, ya empiezan a surgir con mucho vigor: estoy encantada.
    Un saludo navideño desde Hervás

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  2. Gracias, Salomé. Un saludo mediterráneo desde Mallorca: Juan

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  3. Desconocía esta faceta de Pteris. Como siempre, muy útil tu inforación.
    Un Saludo Joan.

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  4. He intentado que siguieran con vida los helechos que se meten en los huecos de las paredes y terminan abriendo lugares por donde se filtra agua de lluvia y destruye mi casa. Para ello he sacado el bloque con helecho completo lo he dejado en e mismo lugar pero no hay caso se mueren Saludos desde Buenos Aires. Alicia
    Saben cómo puedo cnoservarlos sin que rompan mi casa?

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    1. Hola Alicia: Si quieres conservarlos, arráncalos y trasplántalos en una maceta, que puedes cuidar como una planta de jardín. Saludos desde el Mediterráneo.

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  5. Hola que tal!!!Me interesaria saber experiencias hechas con los helechos con aguas de distintas concentraciones de As,vivimos en una zona de Argentina dentro de la pcia de Santa Fe con altas concentraciones de este elemento y muy caro es el tratamiento con osmosis inversa.Saludos Maria Fernanda.

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  6. Saludos desde Lima Peru. nuevamente algo que ni me imaginaba, este niño salio sabio, ademas de bondadoso con sus conocimeintos..
    supongo que hay que tener en cuenta donde tiene que terminar la planta una ves que haya que cosecharla saturada de arsenico, poruqe de nada serviria volver a ponerla en el campo o quemarla.
    supongo tambien que deja de concentrar arsenico una ves que las hojas se saturan del metaloide.
    habria que buscar en los huesos de los dinosaurios restos de arsenico. poruqe en esos tiempos estas plantas eran comida para los vegetarianos.
    y al final , que fue primero la defensa o la rtesistencia al veneno para poblar regiones no aptas para la supervivencia..

    mil gracias por tus enciclopedicos conocimientos.

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    1. Hola Ricardo:

      Planteas unas dudas y/o preguntas muy interesantes. Yo de momento no te las sé responder. A ver si alguien sabe algo al respecto.

      Un cordial saludo.

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