La bioquímica detrás de los colores otoñales

Habiendo vivido toda mi vida en Guatemala (a excepción de los últimos 3 años), te puedes imaginar que no había mucha locura alrededor del otoño en mi vida de la manera en la que ocurre en países con las cuatro estaciones. Desafortunadamente, sí tenemos mucha influencia de los Estados Unidos cuando se trata de la cantidad absurda de basura que intentan vendernos en la ciudad capital. El falso otoño, el naranja-con-negro, las especias otoñales en bebidas y comida, las calabazas y el truco-o-trato siempre estuvieron presentes de una forma u otra. Pero los árboles no se volvían anaranjados sincrónicamente en octubre y el sol no se escondía más temprano. Por supuesto, aprendemos sobre las cuatro estaciones en las latitudes más altas en el mundo, entre otras cosas. Como bióloga, eventualmente aprendí más sobre el “por qué” detrás de los colores del otoño. Sin embargo, cuando ves el otoño sucediendo ante tus ojos, surgen otras preguntas.

Primero lo básico: ¿Los árboles cambian de color o mueren?

No mueren. Y quizá cambiar no sea la palabra adecuada, aunque seguramente “cambiar” puede ser un poco más romántico que “decolorar”. Quizá recuerdes algo sobre la fotosíntesis: las plantas toman energía de la luz solar y CO2 de la atmósfera para crear sus propios alimentos con la ayuda de un pigmento, la clorofila. Este pigmento es lo que le da a la mayoría de las plantas su color verde. Sin embargo, otros pigmentos también están siempre allí, enmascarados por el centro de atención que es la clorofila. Estos otros pigmentos (en su mayoría diferentes tipos de carotenoides) juegan diferentes papeles, como dar a las plantas algo de protector solar. ¡Sí, las plantas también se queman con el sol!

En otoño, a medida que las condiciones comienzan a cambiar, las plantas comienzan a prepararse para estos cambios también y, como primer paso, disminuyen la producción de clorofila. Con menos clorofila, ahora los otros pigmentos se pueden apreciar mejor. Las diferentes especies de plantas tienen diversas proporciones de todos estos tipos de pigmentos, y son sus combinaciones únicas las que crean todos los tonos de otoño.

Un malentendido común es que las temperaturas más frías son las que incitan este cambio en la producción de clorofila. La verdad es que el factor clave es el período más corto de luz solar (también conocido como fotoperíodo). Al recibir menos luz solar por día, las plantas saben que es hora de cambiar. A medida que disminuye la producción de clorofila y el verde se desvanece, los otros pigmentos se muestran, e incluso se forma un nuevo tipo de pigmento: antocianinas. Estos son responsables de los tonos rojo-rosa-morado.

Pero, ¿por qué las antocianinas se forman solo en esta época del año?

No es solo para darnos un bonito paisaje carmesí, sino tienen un propio propósito. Pero para llegar a eso necesitamos hablar brevemente sobre por qué las plantas se desvanecen y pierden sus hojas antes del invierno.

De la misma manera que nuestros cuerpos generan calor en temperaturas frías para tratar de mantener calientes nuestros órganos principales, los árboles también necesitarían gastar mucha energía para mantener sus hojas en forma y verdes durante los meses de invierno. Como esto es muy costoso (en cuanto a energía), varias especies de zonas templadas se las arreglan para deshacerse de ellas y solo vuelven a crecer hojas nuevas en primavera cuando todos los recursos necesarios están accesibles de nuevo.

A medida que comienza el período de senescencia, no solo disminuye la producción de clorofila, sino que las plantas también comienzan a descomponer la clorofila existente y otras moléculas. Esto para extraer algunos nutrientes que la planta puede almacenar para su uso futuro al reabsorberlos. Al reabsorber me refiero a transportarlos lejos de las hojas y de regreso al tronco y las raíces (las partes que no se perderán en invierno).

Para tener el mayor tiempo posible para reabsorber todo lo que puedan de las hojas, entran en juego las antocianinas. Las antocianinas se desarrollan como un agente protector que puede dar a la planta más tiempo para la reabsorción de nutrientes incluso en períodos de fotoinhibición. Se cree que ayudan a mantener la conectividad del floema (las “venas” de las plantas). Esto mejora y prolonga este intercambio durante las condiciones estresantes del inicio del invierno. Para las plantas que no producen antocianinas, las hojas parecen caer antes (y, por supuesto, nunca se ponen rojas).

¿Cómo se desprenden las hojas?

Desde principios de otoño, otro proceso ha estado sucediendo en el pecíolo (el pequeño tallo que une las hojas a las ramas). En primavera se formó una capa de abscisión: una capa de células estrechamente conectadas que son particularmente sensibles a una hormona vegetal llamada auxina. Con el otoño, el flujo de auxina disminuye y esto indica a las células de esta capa que comiencen a alargarse. A medida que cambian de forma, se pierden las conexiones antes estrechas. Esto debilita la unión entre las hojas y las ramas, por lo que ahora pueden caer por gravedad, viento o lluvia.

Ahora, todo esto no significa que el fotoperíodo lo sea todo. Aunque es la chispa que induce el cambio para la mayoría de las especies, la temperatura y la precipitación también son importantes. Estos dos factores desempeñan un papel en la duración e intensidad de los tonos de otoño. Los botánicos (los biólogos especializados en plantas) en realidad pueden “predecir” cuán vibrante será el otoño dependiendo de la temperatura y la precipitación de fines de verano y principios de otoño.

¿Y el Cambio Climático?

Podemos definir las estaciones de regiones templadas tanto por una definición meteorológica como astronómica. Supongo que eso se explica por sí mismo, incluso si en cierta medida están relacionados.

Probablemente ya adivinaste que la definición astronómica, la que define el fotoperíodo, no va a cambiar de la misma manera que la meteorológica con el cambio climático. El cambio climático tiene un impacto en la duración del paisaje dorado de otoño. De hecho, bajo esta definición, en algunas partes de las regiones templadas ya se han visto veranos que son ahora alrededor de 14 días más largos y los inviernos alrededor de 20 días más cortos durante algunos años (y el límite de los trópicos se ha expandido, pero dejaré esos detalles para otro momento).

Tan fascinante como es la teoría, ¡ha sido realmente increíble verlo en vivo! Siempre he pensado que todo es más fascinante cuando comprendemos todo lo que sucede “detrás de cámaras”. ¡Gracias, Ciencia!

References

Schaberg, P.G. et al. 2017. Experimental Branch Cooling Increases Foliar Sugar and Anthocyanin Concentrations in Sugar  Maple at the End of the Growing  Season. Canadian Journal of Forest Research 47(5):696-701.

Johnson, M.P. 2016. Photosythesis. Essays in Biochemistry 60(2016):255-273

Michelson, I.H. et al. 2017. Autumn Senescence in Aspen is not triggered by day length. Physiologia Plantarum 1(162)

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