Sobre la naturaleza de la actividad fisiológica del humato

La influencia de las formas fisiológicamente activas de los ácidos húmicos y compuestos similares, como los polifenoles, en el metabolismo oxidativo puede considerarse un hecho bien establecido. Diferentes investigadores ofrecen diversas explicaciones para este fenómeno. Durante muchos años, hemos sostenido que la clave radica en que los grupos quinónicos de estos compuestos, al actuar como transportadores de hidrógeno desde el objeto oxidado hacia el oxígeno, refuerzan el sistema de transporte de electrones y, de esta manera, alivian la deficiencia de oxígeno en las células, que, según las observaciones, ocurre con más frecuencia de lo que se cree. Esto conduce a un aumento del potencial energético de las plantas, confirmado experimentalmente mediante la medición del potencial bioeléctrico (BEP), los indicadores del estado termodinámico de las plantas, y tiene un efecto positivo en el metabolismo del organismo.

Uno de los bioquímicos más audaces, Szent-Györgyi, propuso la idea de que todos los procesos bioquímicos son un descenso gradual del electrón, elevado a un nivel más alto como resultado de la absorción de un cuanto de luz durante la fotosíntesis. Bernard y Alberte Pullman, por su parte, afirmaron: "La dinámica de la vida concuerda con la dinámica de la nube electrónica en moléculas conjugadas...". Consideraron que la principal característica de estas moléculas era la presencia de electrones deslocalizados, que confieren a la molécula una estabilidad adicional, resistencia a las radiaciones, la capacidad de transferir excitación electrónica a largas distancias, y la posibilidad de transferir electrones y energía, entre otros.

Los electrones deslocalizados o no apareados adquirieron tal importancia porque se excitan más fácilmente que los apareados. La excitación de un electrón, es decir, su transferencia desde un nivel energético más bajo a uno más alto, está determinada por la absorción de un cuanto de luz visible o ultravioleta. El proceso inverso va acompañado de la emisión de un cuanto y la luminiscencia. Esta transferencia de electrones corresponde a un nivel intramolecular de procesos redox. La transferencia intermolecular de electrones deslocalizados ya está relacionada con procesos redox a nivel intermolecular, es decir, con la respiración. Es evidente que ambos procesos están interconectados y, dado que la influencia de los ácidos húmicos y fúlvicos en los procesos respiratorios es un hecho bien establecido, se puede suponer que también influyen en la excitación de electrones.

Hay razones para creer que las formas fisiológicamente activas de los ácidos húmicos y fúlvicos, al ingresar a las plantas, influyen en la configuración de los niveles energéticos de los electrones deslocalizados en moléculas conjugadas y, por lo tanto, afectan los procesos vitales más importantes. Si esta suposición es correcta, entonces, en primer lugar, los humatos fisiológicamente activos deberían promover una mejor absorción de la energía solar, siendo su eficacia diferente en distintas partes del espectro; en segundo lugar, deberían influir en las propiedades paramagnéticas de los tejidos vegetales; y en tercer lugar, bajo la influencia de los humatos, debería aumentar su luminiscencia. Sin pretender cuantificar estos procesos ni revelar su mecanismo, emprendimos esta investigación solo para verificar experimentalmente la hipótesis planteada.

Metodología de la investigación

Para abordar las tareas planteadas, se realizaron experimentos microvegetativos a corto plazo bajo diferentes espectros de luz. La metodología fue la siguiente: se colocaron semillas de maíz y frijol mungo en germinadores, se remojaron en soluciones según el esquema experimental y se colocaron en un termostato oscuro. Luego, se trasplantaron plántulas etioladas de cinco a siete días a vasos de 500 ml, con cinco plantas cada uno, en medios correspondientes al esquema experimental, y se colocaron bajo una instalación de luz con pantallas de colores. La iluminación se proporcionó con lámparas fluorescentes de 3500 lx/m². Las pantallas se prepararon aplicando películas coloreadas, obtenidas según el método de Grodzinsky, sobre vidrios de 36 × 48 cm. Sus características espectrales se determinaron con un SF-4A.

El esquema experimental incluyó humato de potasio en concentraciones de 3.1⋅10⁻⁵ mol/l y ATP en 1.4⋅10⁻⁵ mol/l (este último como control adicional, por ser un compuesto rico en energía). El medio fue una mezcla empobrecida de Pryanishnikov, donde el fósforo se proporcionó como sal tampón de Sörensen, o agua destilada. El experimento se realizó en triplicado y duró siete días, después de los cuales se midieron, pesaron y analizaron las plantas según los siguientes parámetros: clorofila (método de Gettier), sustancias nucleicas (método de Netubskaya y Kuramshin). Se realizaron 27 experimentos de este tipo.

Para investigar si los humatos solubles influyen en las propiedades paramagnéticas de los tejidos vegetales, se utilizó la resonancia paramagnética electrónica (RPE). Este método se basa en la absorción resonante de energía electromagnética de alta frecuencia por un objeto bajo relaciones específicas entre la intensidad del campo magnético y la frecuencia. La RPE se fundamenta en el efecto Zeeman, donde una partícula paramagnética, caracterizada por un electrón no apareado y un número cuántico de espín S, en un campo magnético constante, ve su nivel energético principal dividido en 2S+1 subniveles, separados por intervalos de energía:

ΔE=hν=gbH, donde H es la intensidad del campo magnético, ν es la frecuencia.

Al aplicar un campo magnético de alta frecuencia (HF o microondas) perpendicular al campo constante "H" sobre una muestra paramagnética, se inducen transiciones entre niveles adyacentes con igual probabilidad cuando la frecuencia es:

ν=hΔE​=hgbH​

donde:

• g es el factor de división espectroscópica;
• b es el magnetón de Bohr;
• h es la constante de Planck.

Como objeto de estudio, se tomaron hojas y raíces de plántulas de frijol mungo de cinco a seis días, cultivadas en condiciones controladas, y se sometieron a liofilización tras congelación a −70°C. Las muestras se secaron durante 24 horas hasta una presión residual de 10⁻³ mm Hg. Para el análisis de RPE, se colocaron muestras de 3-5 mg en tubos de cuarzo de 4-5 cm de diámetro, previamente calentados en una llama de acetileno-oxígeno. Los espectros de RPE se registraron como la primera derivada de la curva de absorción resonante. El contenido de radicales libres se determinó comparando las áreas bajo las curvas integrales de absorción resonante con un estándar de sacarosa irradiada con γ (10¹⁷ espines/g). Los cálculos se realizaron mediante integración gráfica doble. Para determinar el factor g, se utilizaron tubos con Mn++ en MgO como referencia.

Para evaluar la influencia de los ácidos húmicos en la luminiscencia de plantas cultivadas bajo diferentes espectros, se procedió de la siguiente manera: se molieron muestras de tejido foliar con agua (2:100) y se dejaron reposar. Luego, a un volumen determinado del filtrado, se añadió 1 ml de fluoresceína (10⁻³ mol/l), se irradió con luz ultravioleta (vidrio de Wood) durante 5 minutos, y se midió la intensidad relativa de fluorescencia.

Resultados de la investigación

Los datos más relevantes muestran que la acumulación de masa fresca en plántulas de maíz fue máxima en las partes rojo-naranja y azul-violeta del espectro, y mínima en la parte verde. La respuesta de las plantas a los ácidos húmicos y al ATP fue similar.

La influencia de estas sustancias también se observó en el morfogénesis de las plantas: las raíces respondieron mejor a los humatos en la parte azul-violeta del espectro, mientras que las hojas lo hicieron en la rojo-naranja. El contenido de clorofila en maíz mostró un pico en la parte amarillo-verde del espectro, mientras que los ácidos nucleicos presentaron resultados variables.

Los datos de RPE (Tablas 1 y 2) revelaron que los tejidos de frijol mungo liofilizados presentaron líneas simples con un factor g cercano al del electrón libre (hojas: g_prom.=2.00388±0.0005, ΔH_prom.=18.1±0.2 G; raíces: g_prom.=2.00349±0.0005, ΔH_prom.=13.5±0.2 G). El humato de potasio y el ATP aumentaron la amplitud de la señal de RPE, mientras que el 2,4-dinitrofenol la redujo. La cantidad de radicales libres fue mayor en las hojas que en las raíces.

La luminiscencia de los extractos vegetales mostró una tendencia a aumentar bajo la influencia del humato de potasio en la parte rojo-naranja del espectro. El efecto del ATP no fue claro.

Conclusiones

1. Los resultados demuestran que la respuesta de las plantas a los humatos fisiológicamente activos varía según el espectro de luz: es mayor en las partes rojo-naranja y azul-violeta, que coinciden con las regiones de mayor absorción de la clorofila.
2. El análisis de RPE reveló que las sustancias fisiológicamente activas aumentan el número de centros paramagnéticos en los tejidos vegetales.
3. Los datos sugieren que los humatos favorecen la absorción de cuantos de luz y afectan los niveles energéticos de los electrones deslocalizados en moléculas conjugadas de los tejidos vegetales.