La fotosíntesis es un proceso primordial en el que las plantas hacen la conversión de materia inorgánica en materia orgánica, gracias a la energía que aporta la luz. En el caso de las cactáceas y otras suculentas, estas han desarrollado una adaptación fisiológica especializada para lograr la fijación del CO2 denominada CAM (Metabolismo ácido de crasuláceas). Las plantas con fotosíntesis CAM poseen una ventaja ecológica, ya que presentan un ritmo de dos fases, llamado ritmo circadiano, que les permite optimizar el uso del agua en entornos hostiles.
El mecanismo de separación temporal
Los cactus pierden menos agua abriendo sus estomas sólo por la noche. En las plantas CAM, el dióxido de carbono sólo se absorbe de noche, cuando los estomas se abren. Durante este periodo, el CO2 se fija en la oscuridad gracias a una reacción con ácido PEP (fosfoenolpirúvico), por medio de una enzima llamada PEP-Carboxilasa (PEPC); como resultado de esta reacción se obtendrá ácido oxalacético, el cual, por otra reacción, se reducirá a malato. Este dióxido de carbono es almacenado en vacuolas en forma de ácido málico.
Luego comienza la segunda fase, conocida como la fase luminosa. En ella ocurre una desacidificación llevada a cabo por la descarboxilación del ácido málico, produciendo ácido pirúvico y CO2; esto se realiza con los estomas cerrados, ya que sucede durante el día. Con la luz del sol, las reacciones lumínicas pueden crear energía para el ciclo de Calvin y el dióxido de carbono puede convertirse en azúcares. De esta manera, los cactus han conseguido separar este proceso en dos: durante la noche absorben el CO2 y durante el día toman energía solar.
Comparativa de rutas fotosintéticas
A diferencia de las plantas CAM, la mayoría de las plantas, como el trigo, la soya y las especies arbóreas, utilizan la fijación de carbono C3, en la que el CO2 absorbido durante el día a través de los poros estomáticos de la hoja se utiliza inmediatamente en reacciones de fotosíntesis impulsadas por la luz. Esto conduce a una pérdida significativa de agua a través de estos poros en condiciones cálidas y secas.
| Característica | Plantas C3 | Plantas CAM (Cactáceas) |
|---|---|---|
| Apertura estomática | Diurna | Nocturna |
| Fijación de CO2 | Inmediata (durante el día) | Temporal (almacenado como ácido málico) |
| Eficiencia hídrica | Baja en climas áridos | Alta (adaptación a la sequía) |
Adaptación al entorno hostil
Debido a las condiciones climáticas extremas existentes en su zona de origen, los cactus han desarrollado diversos medios de adaptación especializándose en ahorrar, almacenar y proteger el agua. Los cactus almacenan grandes cantidades de agua en los tejidos esponjosos de su cuerpo. El interior de un cactus es como una esponja, por lo que pueden almacenar mucha agua. También tienen un tejido epidérmico muy grueso y encerado que cubre el exterior de la planta. Al tener un número relativamente bajo de estomas, se limitan fuertemente las pérdidas de agua que se producen a través de ellos.
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La adaptación que han realizado las plantas con fotosíntesis CAM las llevaría a ser probablemente las únicas plantas del futuro. Si el CO2 sigue incrementándose como hasta ahora, ellas serán las encargadas de transformarlo para seguir obteniendo oxígeno y otros componentes orgánicos necesarios para la supervivencia. Se cree que las plantas con fotosíntesis CAM serán las últimas en mantenerse en el planeta, ya que con la evolución que han experimentado son capaces de sobrevivir a ambientes poco favorables para cualquier organismo.
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