Isopreno: el compuesto natural que plantea un dilema ambiental y agrícola

Un compuesto producido naturalmente por las plantas ha situado a la comunidad científica frente a un dilema ambiental de gran alcance. Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan demostraron que el isopreno, una sustancia emitida por algunas especies vegetales, puede actuar como un pesticida natural al repeler insectos y fortalecer la resistencia de los cultivos.

No obstante, su uso extendido podría agravar la contaminación atmosférica. De acuerdo con Michigan State University, este hallazgo abre un debate sobre cómo equilibrar la protección de cultivos con la salud del planeta.

El isopreno es un hidrocarburo emitido por muchas plantas a la atmósfera. Es el segundo compuesto orgánico volátil más liberado en la Tierra, superado únicamente por el metano de origen humano. Según el estudio, este compuesto interactúa con la luz solar y con óxidos de nitrógeno, presentes en la contaminación industrial y vehicular, formando ozono troposférico, aerosoles y otros contaminantes del aire.

Entre las especies que producen isopreno, destacan los robles y álamos, que intensifican su emisión durante días calurosos. A diferencia de compuestos similares liberados por pinos o eucaliptos, no tiene un aroma perceptible.

“Todo el mundo entiende cómo huele un bosque de pinos”, explicó Tom Sharkey, profesor distinguido de la Universidad Estatal de Michigan. “En un robledal, que tiene más hidrocarburos porque produce tanto isopreno, simplemente no lo notas”.

Aunque la función del isopreno fue debatida durante décadas, se propuso que estabiliza tejidos vegetales y amortigua reacciones de estrés, especialmente ante altas temperaturas. También se observó que las plantas que lo emiten son más resistentes a plagas, aunque hasta ahora el mecanismo seguía sin esclarecerse.

El laboratorio de Tom Sharkey realizó ensayos en invernaderos utilizando plantas de tabaco. Durante una infestación inesperada de mosca blanca, se observó que estas preferían las plantas que no emitían isopreno.

Al utilizar orugas de tabaco (hornworm), se comprobó que las hojas sin isopreno eran devoradas con mayor avidez, mientras que las orugas alimentadas con hojas emisoras crecieron mucho menos en solo diez días.

Según Michigan State University, el isopreno no actúa como pesticida por sí mismo, sino que activa una respuesta defensiva. En concreto, induce un aumento del ácido jasmónico, una molécula que limita la capacidad digestiva de los insectos y reduce su crecimiento. “La defensa no era el isopreno en sí, sino la consecuencia de lo que el isopreno hacía en la planta”, indicó Sharkey.

Hasta 2022, se creía que cultivos como soja o maíz ya no producían isopreno, pero un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences identificó dos genes funcionales de isopreno sintasa (ISPS) en la soja. Para comprobar si podían activarse bajo estrés, los científicos dañaron hojas de soja con pinzas, observando una pequeña emisión de isopreno.

“El hallazgo indica que la soja puede producir isopreno cuando lo necesita, pero desactiva el proceso en condiciones normales”, señaló Sharkey. El informe remarcó que aún no está claro en qué medida está capacidad protege contra plagas o temperaturas extremas, especialmente en un contexto de cambio climático y olas de calor cada vez más frecuentes.

El uso del isopreno como pesticida natural tiene el potencial de disminuir la dependencia de productos químicos, pero su liberación masiva podría aumentar la formación de ozono troposférico y aerosoles, nocivos para la salud y el ambiente.

En ese sentido, los expertos advirtieron que cultivos modificados para emitir más isopreno podrían empeorar la calidad del aire en regiones contaminadas.

Además, sintetizar isopreno conlleva un costo para la planta, que redirige carbono del crecimiento a mecanismos defensivos. Esta compensación podría explicar por qué muchas especies perdieron esa capacidad bajo presión evolutiva.

El debate científico gira en torno a si conviene modificar genéticamente los cultivos para aumentar la producción de isopreno como defensa o si, por el contrario, se debería suprimir para proteger la atmósfera.

“¿Deberíamos añadir isopreno a los cultivos para protegerlos de insectos y soportar su efecto en el ozono? ¿O deberíamos modificar genéticamente las plantas para apagar la síntesis de isopreno y mejorar la atmósfera?”, cuestionó Sharkey.

El isopreno es la fuente más abundante de hidrocarburos en la atmósfera terrestre. Su impacto en la química atmosférica es significativo, al influir en la formación de contaminantes secundarios y en los equilibrios ecológicos.

Este campo fue eje central de la carrera de Tom Sharkey, quien lleva más de 40 años investigando las funciones y consecuencias del isopreno.

Gracias al apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y del Instituto de Resiliencia Vegetal de la Universidad Estatal de Michigan, su equipo avanzó en la comprensión de las defensas vegetales y su relación con el entorno. “El isopreno es la mayor fuente de hidrocarburos en la atmósfera. Deberíamos entenderlo”, afirmó el investigador.

El descubrimiento del doble rol del isopreno abrió un debate con profundas implicancias para la ciencia y la agricultura. Su capacidad como defensa natural podría reducir el uso de agroquímicos y reforzar la resiliencia vegetal, pero sus efectos sobre la atmósfera podrían ser contraproducentes a escala global.

De acuerdo con el estudio, es fundamental profundizar la investigación sobre el impacto del isopreno en la sostenibilidad agrícola y la salud ambiental antes de tomar decisiones sobre su uso en cultivos comerciales.