Metabolitos vegetales primarios y secundarios, y algunas disciplinas relacionadas

Figura: metabolitos secundarios típicos de Baccharis trimera (Less.) DC "carqueja": carquejol y acetato de carquejilo, con la estructura irregular del orto-mentano (Minteguiaga et al. 2022; https://doi.org/10.1021/bk-2022-1433.ch009).

Las plantas son organismos que se valen de muchos compuestos químicos para sobrevivir. La mayoría son comunes a todos los seres vivos desde una levadura hasta un ser humano: son las proteínas, ácidos grasos, azúcares y ácidos nucleicos (ADN, ARN); conocidos en su conjunto como compuestos o metabolitos primarios y constituyen el metabolismo base o de sobrevivencia de las especies. Particularmente en este grupo de componentes biológicos son comunes los biopolímeros, con pesos de varios miles de Da, entre ellos polisacáridos (celulosa, almidón), y las proteínas (polímeros de aminoácidos).

Sin embargo, existen otro tipo de compuestos químicos (los secundarios, metabolitos especializados, o productos naturales en una acepción técnica) que las plantas producen y que son restrictos en cuanto a su ocurrencia: exclusivos de una familia, de un género, de una población, de una parte de la planta, etc. Dichos componentes en general no están involucrados con la supervivencia directa del organismo vegetal, sin embargo, definitivamente contribuyen con la adaptación del mismo al ambiente en que aquél se desarrolla, por tanto teniendo una función ecológica. Dentro de los metabolitos secundarios, se encuentran los flavonoides, terpenos, quinonas, alcaloides, fenilpropanoides, taninos, lignanos y otros tipos especializados de compuestos de relativamente bajo peso molecular (menor a 1000 Da, excepcionalmente mayores).

En general los metabolitos primarios son estudiados por la Bioquímica, mientras que los secundarios son el campo de estudio de la Química de Productos Naturales, o Fitoquímica si se trata específicamente de plantas. Cuando se incluyen en el estudio aspectos ecológicos (tanto en metabolitos primarios como secundarios, pero con especial énfasis en estos últimos) entramos en el terreno de la Ecología Química o Química Ecológica. 

En particular, en Ecología Química, interesan describir los mecanismos de comunicación entre organismos a través de componentes químicos (interacciones químicas), por ejemplo: los compuestos que una flor emite y atraen a un insecto polinizador, o los componentes que una planta usa para defenderse de los herbívoros (caso típico de los taninos que actuan como deterrentes de insectos). Además hay otros tipos de interacciones en las que intervienen varias clases diferentes de seres vivos (o varios niveles tróficos), como por ejemplo: un insecto fitófago que come sobre una planta, que a su vez libera un compuesto químico que atrae a un insecto depredador del primero para hacerlo su presa (interacción tritrófica).

Cuando consideramos el rol de los metabolitos secundarios sobre la salud humana tenemos el campo de la Fitomedicina, particularmente en el estudio de los compuestos farmacológicamente activos como aquellos que puedan resultar tóxicos. Cuando los componentes son benéficos para la salud, las plantas se conocen como medicinales y pueden dar origen a fitofármacos. En el caso de que el descubrimiento de tales plantas se dé por el conocimiento tradicional de las culturas originarias, se ingresa en el campo de la Etnofarmacología. Esta disciplina busca estudiar la relación entre el entorno vegetal y las práticas curativas de las poblaciones, más allá de los conocimientos científicos imperantes.

El estudio de todas estas disciplinas, relacionadas con la Botánica pero que tienen un perfil propio, es apasionante e impresionantemente amplio. En mi carrera en específico he abordado muy superficialmente estos vastos campos de estudio, pero cada día me sigue apasionando el impresionante repertorio químico que nuestras plantas pueden ofrecer, así como las aplicaciones casi infinitas que este posee.