¿Por qué las plantas sintetizan sustancias beneficiosas para los humanos?

Las plantas y otros organismos producen una variedad de productos naturales que son beneficiosos para las personas, más allá de los macronutrientes y las vitaminas. Por ejemplo, el taxol se produce en la corteza del tejo del Pacífico, y es un tratamiento efectivo para varios tipos de cáncer:

Un ejemplo más familiar podría ser la psilocibina, que se encuentra en algunas especies de hongos, que es una potente droga psicoactiva:

No existe una ventaja evolutiva para que el árbol Tejo produzca un medicamento contra el cáncer o para que los hongos lo conviertan en un agente psicoactivo. En estos casos, es pura coincidencia que estos productos naturales afecten a la biología humana.

Probablemente sea útil comprender un poco sobre el desarrollo de fármacos, al menos con respecto a la química combinatoria. La química combinatoria es un enfoque para crear fármacos en el que los químicos ingresan al laboratorio y sintetizan una enorme biblioteca de compuestos, sin mucha consideración por la estructura, y luego los criban para ver si combaten una enfermedad. El razonamiento es que es difícil diseñar medicamentos, pero si prueba mil millones de compuestos diferentes, uno de ellos probablemente funcione. Es como una cita a ciegas. Si vas a un billón de citas a ciegas, muchas de ellas serán un desastre, pero eventualmente probablemente encuentres a alguien que te guste. La conclusión principal aquí es que los compuestos al azar son una forma de descubrir las drogas.

Entonces, un enfoque para probar compuestos aleatorios es pagarle a un químico para que vaya al laboratorio y haga un billón de compuestos y vea si alguno de ellos funciona. Otro enfoque es probar compuestos aleatorios del entorno. Esta rama de la química se llama química de productos naturales. Los químicos recorren y prueban plantas extrañas, esponjas, hongos y venenos de insectos. Luego extraen un conjunto de moléculas de los diferentes organismos y las prueban para ver si luchan contra la enfermedad. Es el mismo enfoque que en la química combinatoria. La diferencia es que la naturaleza se usa para la biblioteca de moléculas. Una gran ventaja de usar la naturaleza como biblioteca es que la naturaleza es muy buena para hacer moléculas complejas que son muy difíciles de hacer en el laboratorio. A veces, estas moléculas, por casualidad, simplemente combaten enfermedades o tienen algún otro efecto biológico en los humanos.

Esto realmente tiene una pregunta muy interesante implicada en él que tengo curiosidad acerca de mí mismo. Voy a llegar a esto en un momento.

La respuesta aburrida y de bajo nivel es que las plantas y los animales divergieron de nuestro ancestro común hace 1.600 millones de años. Como tal, ha habido un tiempo muy largo para que la evolución produzca diferentes señales y vías en ambos reinos. Las plantas son interesantes ya que tienden a usar señales químicas para interactuar con su entorno, donde los animales usan principalmente señales mecánicas (aunque, por supuesto, algunos animales usan señales químicas como venenos y venenos). Creo que por pura coincidencia, algunas plantas han desarrollado moléculas simples (¡o proteínas muy complejas!) Que interactúan con nuestro sistema nervioso y otras células de maneras interesantes o mortales.

La implicación interesante en su pregunta es la observación de que las moléculas son parte del proceso evolutivo. Por ejemplo, ¿cuándo evolucionó la serotonina? ¿Cuándo se convirtió en un neurotransmisor? ¿BABA y GABA divergieron el uno del otro? ¿Si es así cuando?

Tenga cuidado de no hacer una pregunta de Panglossian (¿por qué nuestras narices han evolucionado para adaptarse a las gafas?). Hasta cierto punto, al menos, es más probable que sea completamente atrasado: la fruta no evolucionó para proporcionar lo esencial, ¡sino que los frugívoros evolucionaron para obtener lo esencial de lo que obtienen de la fruta!

Por ejemplo, muchos animales no necesitan vitamina C dietética (por lo que, desde su punto de vista, no es una vitamina); Creo que muchos (¿la mayoría?) Mamíferos simplemente sintetizan cualquier ácido ascórbico que necesiten. Los simios, sin embargo, se adaptaron a una dieta frugívora y perdieron la capacidad de sintetizarla: no había necesidad, de hecho era un desperdicio cuando la dieta tenía más que suficiente. Entonces, la “vitamina” estaba presente en la fruta primero, y se volvió esencial solo retrospectivamente.

Espero que algo similar pueda sucederle a cualquier químico en particular en cualquier tipo de comida. Si no estuviera disponible en los alimentos de antemano, no tendría la oportunidad de volverse esencial, porque cualquier cosa que lo necesite podría ipso facto no contar con ese alimento.

Aunque me gustaron las otras respuestas, esta es la explicación que se ajusta a la pregunta:

Algunas plantas producen frutos que enriquecen la salud de las especies animales que tienen el hábito de comer esas frutas. Estas especies de animales se vuelven saludables. Esto aumenta las posibilidades de propagación tanto del animal como de la planta. Asi que,

1. Las especies vegetales que produjeron frutos más sanos se propagaron mejor.
2. Las especies animales que tenían hábitos de comer tales frutas se propagaron mejor.

Con el tiempo y las generaciones, nos quedan solo estas plantas y animales.

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