Dos momentos clave en la evolución de las plantas

Según una nueva investigación, las plantas evolucionaron en complejidad en dos oleadas distintas entre las que se produjo una pausa de 250 millones de años.

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Foto: iStock

Por regla general, y quizás porque así ocurre en la mayoría ocasiones, solemos entender la evolución de las especies como un proceso gradual; una sucesión de pequeños cambios que durante largos períodos de tiempo han dado como resultado la diversificación de la vida en sus diversas formas y versiones. Sin embargo, y al menos en lo que respecta a las plantas, es posible que esta evolución no se haya cocinado tan lentamente como pensábamos. Esto es al menos lo que se plantea en un nuevo estudio titulado Reproductive innovations and pulsed rise in plant complexity publicado recientemente en la revista Science .

Así, a día de hoy, se asume que hubo dos momentos clave que marcaron la evolución del reino vegetal. El primero de ellos tuvo lugar hace unos 350 millones de años, relativamente temprano en la historia evolutiva de las plantas, y corresponde a la aparición de las primeras plantas con semillas. Sin embargo, según los datos publicados por el equipo del profesor de ciencias geológicas de la Universidad de Stanford, Andrew Leslie, el desarrollo de la complejidad de las plantas se detuvo durante unos 250 millones de años, hasta que hace "sólo" 100 millones de años se produjo el otro gran salto evolutivo que dio lugar a la mayoría de las plantas modernas de la actualidad: la aparición de las flores y la posterior diversificación de las plantas con flor.

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Para llegar a sus conclusiones, los investigadores utilizaron una nueva técnica, simple pero novedosa, para clasificar la complejidad de las plantas según la disposición y número de sus estructuras reproductivas básicas. Como decíamos, los científicos han asumido durante mucho tiempo que las plantas se volvieron más complejas con la llegada de semillas y flores, sin embargo los hallazgos de la investigación ofrecen nueva información sobre el momento y la magnitud de estos cambios cruciales.

“Lo más sorprendente es este tipo de estasis; esta meseta en complejidad tras la evolución inicial de las semillas. Pero igual de sorprendente resulta como más tarde, después de mucho tiempo, un cambio radical llevó a las plantas con flor a comenzar a diversificarse”, dice Leslie. "Las estructuras reproductivas se ven diferentes en todas estas plantas, pero todas ellas tienen aproximadamente la misma cantidad de estructuras a lo largo de este parón".

Contar y comparar: un método inusual

Las flores son algunas de las estructuras más diversas producidas por cualquier grupo de plantas. Estas adquieren colores, olores y formas que atraen a todo tipo de animales y actúan como un faro para los sentidos de varios tipos de organismos. A veces también son estructuras complejas: sus pétalos, anteras y pistilos se entrelazan en los arreglos más precisos y variados para atraer y engañar a los polinizadores para que esparzan su polen de una flor a otra.

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Esta complejidad dificulta a los científicos comparar plantas con flores con otros tipos de plantas como los helechos o algunas coníferas, que tienen sistemas reproductivos más simples. Durante mucho tiempo, precisamente estas diferencias habían llevado a los botánicos en sus investigaciones a centrarse en las características dentro de cada familia de plantas, estudiando de forma general y separada la evolución de las plantas con y sin flor.

Flor de lirio africano - Agapanthus africanus

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Según una nueva clasificación de complejidad vegetal, un lirio africano tiene 12 partes difentes en su estructura reproductiva, algunas de las cuales están en la semilla o dentro de pistilo y no se muestran aquí. En comparación, un helecho típico tiene un tipo de estructura reproductiva. 

 

Foto: Andrew Leslie

En este sentido, lo más revolucionario de la investigación de Leslie y su equipo es que superaron estas diferencias diseñando un sistema que clasifica las plantas en base a una sola observación: la cantidad de partes diferentes que componen sus estructuras reproductivas. Así, los científicos clasificaron alrededor de 1.300 especies de plantas terrestres surgidas en la Tierra de hace 420 millones de años hasta el presente. “Esto cuenta una historia bastante simple sobre la evolución reproductiva de las plantas en términos de forma y función: cuantas más funciones tienen las plantas y más específicas son, más partes tienen”, detalla el investigador. "Se trata de una forma útil de pensar en los cambios a gran escala que abarcan toda la historia de las plantas", añade.

De arbustos a flores

Cuando las plantas terrestres se diversificaron por primera vez a principios del Devónico, hace entre unos 420 millones y 360 millones de años, la Tierra era un mundo más cálido, sin árboles ni animales vertebrados terrestres. Arácnidos como escorpiones y ácaros vagaban por la tierra entre plantas pequeñas e irregulares, y el organismo terrestre más alto era un hongo de unos 6 metros que se asemejaba al tronco de un árbol.

Las plantas no acusaron un cambio importante en su complejidad reproductiva hasta que desarrollaron flores

Después del Devónico, se produjeron grandes cambios en el reino animal: los terrestres, por ejemplo, evolucionaron para tener grandes tamaños corporales y dietas más variadas, los insectos se diversificaron y aparecieron los dinosaurios. Sin embargo las plantas no acusaron un cambio importante en su complejidad reproductiva hasta que desarrollaron flores.

La polinización de los insectos y la dispersión de semillas por parte de los animales pudo haber aparecido sobre hace 300 millones de años, pero no es hasta los últimos 100 millones de años que estas interacciones íntimas con los polinizadores impulsaron la complejidad de las plantas con flor". "Existió un largo período de tiempo en el que las plantas pudieron haber interactuado con los insectos de la forma en que lo hacen ahora las plantas con flores, sin embargo, si esto se produjo, no ocurrió con el mismo grado de complejidad", añade Leslie.

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En el Cretácico superior, entre hace unos 100 y 66 millones de años, la Tierra se parecía más a planeta que conocemos hoy: "algo parecido al Parque nacional Yosemite sin los árboles y arbustos en flor", segun el científico. "El segundo estallido de complejidad fue más dramático que el primero, enfatizando la naturaleza única de las plantas con flor". Este período dio lugar a plantas como la pasiflora, que puede tener 20 tipos diferentes de partes, más del doble que las plantas que no florecen. Según los investigadores, esta nueva clasificación refleja la diversidad funcional de las plantas vivas en la actualidad y de como han llegado a ser lo que son hoy en día: "básicamente dividieron su trabajo para hacer para ser más eficientes en lo que tenían que hacer" concluye Leslie. Que es básicamente lo que hace cualquier ser vivo: tratar de transimitir su información genética a la siguiente generación.

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