El origen de las espinas de las plantas

HÉCTOR RODRÍGUEZ
El origen de las espinas de las plantas

¿Por qué las plantas tienen espinas? La respuesta es fácil: para protegerse de los animales hambrientos a los que les gusta masticarlas. Pero, ¿de dónde vienen las espinas? La respuesta es un poco más complicada.

     Antes un pequeño apunte botánico: en las plantas, pese a cumplir la misma función, no todos esos apéndices puntiagudos, que en más de una ocasión nos han hecho pasar un mal rato, tienen la misma naturaleza. Por ejemplo, "las espinas de las rosas, que también podemos encontrarlas en arbustos como las zarzamoras o las frambuesas, son como los pelos de nuestros brazos, es decir, crecen a partir de la epidermis del vegetal", explica Vivian Irish, bióloga evolutiva de la Universidad de Yale y autora un artículo que se publica esta semana en la revista Current Biology.

      Otras plantas, entre las que se incluyen los cactus, tienen pinchos, otro tipo de armamento afilado y puntiagudo pero que en esta ocasión se forman en lugar de las hojas. O mejor dicho, los pinchos de los cactus son hojas que se han especializado en la función defensiva de la planta. Por último, los espinos de plantas como las buganvillas y otras especies entre las que se incluyen los cítricos surgen de los brotes, es decir, en el lugar donde debería surgir una nueva rama.
      Irish explica que desde hacia mucho tiempo se hallaba fascinada por las espinas de las acacias negras -Gleditsia triacanthos- que son habituales en algunas áreas urbanas de Estados Unidos. Si bien la mayoría de estos árboles habían sido seleccionados para no tener espinas, la doctora, apasionada por las plantas, se había percatado de que algunos especímenes más viejos aún hacían gala de peligrosas espinas que en ocasiones podían alcanzar los 30 centímetros. Irish estaba intrigada por cómo surgieron estas estructuras pero, según cuenta, han tenido que pasar 4 décadas para dar con la respuesta, y que precisamente han llegado desde la disciplina en que la científica es experta, la biología molecular; y concretamente de su campo de estudio: las células madre.

Gleditsia triacanthos

      La investigación de Irish y su equipo se centró en los cítricos, demostrando por primera vez que en estos, en un fenómeno nunca observado hasta ahora, las espinas surgen de las poblaciones de células madre de sus brotes . Al contrario que sucede con las células madre típicas de animales o plantas, que continúan dividiéndose hasta especializarse en otro tipo de célula, las células madre de las espinas sufren un paro programado. Así, los científicos descubrieron que dos reguladores de la producción de células madre denominados TI1 y TI2 son los responsables de este parón. Dichos reguladores cortan gradualmente la actividad de las células madre en la espina en desarrollo, de modo que esta se reduce gradualmente hasta que no queda más que un extremo puntiagudo.

      Cuando los investigadores eliminaron genéticamente los dos reguladores, la actividad de las células madre continuó, y en lugar de espinas, las plantas de cítricos produjeron nuevas ramas. La información podría conducir a huertos de naranjos u otros frutales con más ramas y por tanto más frutas.

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Los "urbanos" y las podas

MANUEL SOUSA
La poda de árboles urbanos

Uno de los grandes acertijos de Portugal es por qué se podan los árboles en el espacio urbano.
      Ya Francisco Caldera Cabral y Gonzalo Ribeiro Tellez en su libro "el árbol", editado en la década de 60 del siglo pasado, escribía que "todos los años al final del invierno salen al campo, de las más diversas procedencias, brigadas de hombres armados de sierras y tijeras de podar, de las calles de las ciudades y pueblos y últimamente hasta las carreteras nacionales."
     También escribía que "se tiene la impresión de que no podar los árboles es señal de negligencia y pereza. Hace mucho tiempo que las protestas contra estas prácticas aparecen aisladas en los periódicos ".
     Más adelante en su libro sigue refiriéndome a esta temática de las podas, señalando que "la poda, suprimiendo ramos o lástima y por lo tanto las reservas contenidas en ellos es siempre una operación depauperante de la planta a diferencia de lo que piensa la mayoría de las personas por ver más vigor en el follaje del árbol cortado."
     Si la poda hace daño a los árboles, ¿por qué se poda?
     Si la poda acorta significativamente la vida de los árboles, ¿por qué se poda?
     Si reducir el volumen aéreo del árbol disminuye los servicios de ecosistema, ¿por qué se poda?
     Si la poda descaracteriza los árboles, ¿por qué se poda?
     Si la poda tiene grandes costes para los municipios, ¿por qué se derrocha el dinero público con prácticas nefastas para el medio ambiente y el paisaje urbano?
     Si la poda reduce la sombra y el efecto invernadero de los coches, ¿por qué se poda?
     No puedo responder a estas preguntas que no sea la ignorancia de quien es responsable de las políticas públicas de los entes locales.

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Territorio inquieto - Anillos que no anulares

TERITORIO INQUIETO

Anillos que no anulares

Troncos rectos con anillos excéntricos: izquierda, robinia que crecía junto a un muro, la parte lobulada son los contrafuertes del tocón. 

Centro, álamo temblón la parte mas ancha crecía en dirección a un acequia.

Derecha, ciprés de Arizona, la excentricidad de este tronco proviene de crecer junto a otro tronco

      Si bien los anillos de crecimiento de los árboles según su situación y su grosor nos pueden dar información de cómo creció el árbol en un momento determinado, su forma también nos va a dar información.
      Imagino que hasta hora cuando pensamos en un anillo de crecimiento de un árbol, nos los imaginamos de forma anular, es decir circular, concéntrico, etc…, bueno pero esto no es así siempre. Hay especies en las que su crecimiento secundario (en anchura) es irregular, creando un perímetro lobulado que varia rápidamente según nos desplazamos por el tronco, siendo esta un características de sabinas y enebros; en este caso los anillos nos servirán para tener una idea de su edad pero poca más información podremos sacar.

Madera de reacción de troncos inclinados, en los dos caso consideramos que la fuerza proviene de la parte superior de la imagen. Izquierda en un abeto (conifera), la marea de compresión se forma en el lado opuesto a la fuerza aplicada. Derecha en un quejigo (frondosa) la madera de tensión se forma en el mismo lado donde se aplica la fuerza, (la parte oscura es el duramen)

     En el resto de la especies con un característico tronco de sección circular, cualquier cambio en esta forma nos servirá para obtener información, siempre que tengamos el cuidado de no considerar la zona del tocón donde los contrafuertes creados por el árbol para aumentar su resistencia nos van a dar un cambio en la forma esperada.
     El cambio en la forma del perímetro de circular a ovalado, y en los anillos de concéntricos a excéntricos puede deberse a varias causas, y cada una la deberemos explicar con las condiciones del lugar donde viven.
Si el suelo no es homogéneo en cuanto a estructura o humedad, las raíces y con ellas el tronco, se desarrollará más hacia el lado más favorable, es el caso de un árbol que crece junto a una pared junto a otro tronco, o junto a un curso de agua. Si el suelo es homogéneo pero la luz llega de una forma sesgada y domina más en una zona concreta ocurrirá algo parecido, el árbol desarrollara más ramaje hacia la luz y eso quedara reflejado en el tronco.
      En caso de árboles solitarios expuestos a vientos fuertes de dirección constante, el árbol desarrolla más madera, llamada de reacción, en la zona donde se concentran las tensiones, en el caso de la coníferas en el lado del tronco opuesto a la dirección viento y cerca del suelo que es donde mas sufre el tronco.

Madera de compresión en dos pinos, en ambos casos la dirección de la fuerza proveen de la parte superior de la imagen.
Izquierda, pino piñonero, la causa es el viento, no inclino el tronco pero si le hizo desarrollar un contrafuerte.
Derecha, pino negro en este caso el tronco lo inclino un alud.

      Hasta ahora hemos considerado troncos verticales, pero si el tronco se inclina las tensiones ya no están repartidas deforma homogénea, y hay una que domina de forma constante, el propio peso del árbol. Entonces el árbol desarrolla en las zonas de mayor esfuerzo madera de reacción; en el caso de la coníferas esta actúa como contrafuerte en el lado opuesto, y es denominada madera de compresión y es rica en lignina, más o menos como ocurría con el viento. En las frondosas ocurre al revés la madera de reacción trabaja como un tirante por tensión en el mismo lado donde se produce el esfuerzo depositando más celulosa. De todas formas unos y otros, coníferas y frondosas, forman la madera donde la necesitan y no donde nosotros creemos que debería estar, pues en algunos ejemplares de abeto con el tronco curvado se observa en un corte longitudinal como cambia la excentricidad y la madera de reacción pasa de compresión a tensión.
      Nosotros con los anillos de crecimiento podemos poner fecha al momento en que los anillos cambian de forma, y esa es al fecha en que el árbol se inclino.
      La causas pueden ser varias y las tenemos que buscar con las condiciones del lugar. En un rivera fluvial troncos inclinados a favor de la corriente pueden ser debidos a una riada. En una ladera con alta innivación e inclinados a favor de la pendiente puede ser un alud de nieve (más info. ver entradas de este bolg septiembre 2015). En una ladera inestable puede ser por un deslizamiento de tierra. Incluso el viento puede inclinar los troncos y hacer que estos crezcan postrados (más info. ver entradas de este blog diciembre 2019). De todas formas para interpretarlos correctamente tenemos que tener varios árboles con características parecidas para poder extrapolar la información, si solo encontramos un tronco inclinado puede que sea que sea por un hecho aislado y que no afecte al resto de los árboles; os contare un caso, en Benasque, Huesca, tuve la oportunidad de curiosear a gusto entre los pinos negros afectados por un alud, no solo había árboles tumbados sino arrancados por el impacto de la nieve, y alguno habían cortado posteriormente por lo que se podían ver bien los anillos y el momento en el que se inclino, la información era clara pero,… había un árbol inclinado en dirección contraria dentro de la zona de efecto del alud y además estaba junto al camino, cada vez que pasaba no podía evitar el intentar comprender su posición, hasta que un día se lo comente a un vecino que me acompañaba a lo que me dijo: “ese no te preocupes, fue el de la maquina quitanieves, al recular no lo vio y lo dejo así”

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Javier Yanes - Inteligencia de las plantas

JAVIER YANES
La inteligencia de las plantas

Durante siglos las hemos considerado como algo no muy diferente de las rocas o los muebles: una parte más del paisaje, o simples elementos decorativos que pisamos y arrancamos a placer, dado que nunca las oímos quejarse. Salvo por su crecimiento más o menos lento o sus ciclos estacionales, las plantas parecen siempre inmóviles e impertérritas, ignorantes de cuanto ocurre a su alrededor. Seres vivos, aunque meramente pasivos.
      Pero mientras nosotros apenas les prestamos atención, las plantas están haciendo cosas sorprendentes. Por ejemplo, guiar sus raíces hacia las fuentes de agua escuchando las vibraciones de las tuberías, según revela un estudio publicado en abril de 2017 en la revista Oecología y dirigido por la ecóloga evolutiva Mónica Gagliano, de la Universidad de Australia Occidental.

Las plantas del guisante son capaces de localizar el agua a distancia en ausencia de humedad. Crédito: Chiots Run

      Según muestran Gagliano y sus colaboradores, las plantas del guisante son capaces de localizar el agua a distancia en ausencia de humedad gracias a esa especie de sentido del oído en versión vegetal. Sólo cuando han localizado por dónde corre el agua, utilizan la propia humedad como pista adicional para llegar a su objetivo con precisión. Pero antes de esto dependen del sonido, hasta tal punto que el ruido de fondo las confunde, e incluso son capaces de distinguir el sonido real de una grabación.

Plantas capaces de aprender

      Lo anterior parecería ciencia ficción, si no fuera porque en realidad es un hito más en la comprensión de las capacidades insólitas de las plantas, que sólo se han revelado cuando científicos como Gagliano y otros han empezado a indagar más allá de su aparente pasividad. En otro estudio reciente publicado en Scientific Reports, del grupo Nature, la investigadora revelaba que las plantas son también capaces de aprender al estilo de los perros de Pavlov, que asociaban la comida con la campana hasta que salivaban simplemente oyendo el sonido.
      En el experimento de Gagliano, la comida era una fuente de luz, y la campana era una corriente de aire inducida por un ventilador. Cuando a las plantas se les presentaba un laberinto en forma de Y, crecían por el camino iluminado donde también soplaba el aire, pero continuaban después eligiendo la misma opción en ausencia de luz; habían aprendido a asociar la corriente de aire con la luz. Y lo recordaban.
      Tratándose de plantas, hablar de conceptos como aprendizaje, memoria, elección o, en último término, cognición, puede resultar chocante. Bien lo saben Gagliano y otros investigadores en este campo, que durante años han sufrido la desconfianza y el escepticismo de muchos de sus colegas. Y si el escepticismo es esencial para los científicos, también lo es permanecer siempre abiertos a un cambio de paradigma cuando las pruebas experimentales así lo aconsejan. Y en este caso, hay suficientes pruebas para aconsejarlo.

Ver, oler y comunicarse con otras plantas

      Dejando a un lado la terminología, éste es un resumen de las capacidades demostradas en las plantas, según el investigador de la Universidad de Haifa-Oranim (Israel) Simcha Lev-Yadun: con su sistema de pigmentos sensibles a la luz pueden ‘ver’ a sus vecinas gracias a la detección de infrarrojos emitida durante la fotosíntesis; huelen a sus vecinas y a sus enemigos; se comunican con otras plantas, advirtiéndolas de los peligros; deciden en función de los parámetros ambientales; recuerdan condiciones climáticas pasadas y ataques de herbívoros; utilizan a los animales con fines defensivos, para polinizarlas o dispersar sus semillas; despliegan estrategias para evitar agresiones; y naturalmente, también oyen, como ha demostrado Gagliano. Y lo más importante: con todo ello, toman decisiones.     Lev-Yadun, que recientemente ha publicado el libro Defensive (anti-herbivory) Coloration in Land Plants (Springer, 2016), no tiene dudas sobre cómo llamar a todo esto: “Estoy seguro de que las plantas tienen inteligencia”, dice a OpenMind. “Está claro que hay diferencias entre las plantas y los animales superiores, pero cuando examinamos los animales inferiores, las diferencias son muy pequeñas, y las plantas superiores pueden ser más inteligentes que ciertos animales”, añade.
      Algunos de los mecanismos que gobiernan estos procesos aún no son del todo conocidos. Pero Gagliano, que recientemente ha coeditado el libro de próxima publicación The Language of Plants (University of Minnesota Press, 2017), se decanta por la idea de que la evolución ha seguido caminos convergentes en grandes reinos como animales y plantas para llegar a metas similares con herramientas diferentes. “Ambos terminaron ‘inventando’ las mismas soluciones a problemas similares”, resume a OpenMind.

Neurobiología de plantas

      Pero aunque la necesidad del cambio de paradigma ya parece innegable, la cuestión de la terminología no puede soslayarse. El problema es que aún no disponemos de vocabulario adecuado, dado que tradicionalmente el comportamiento y la cognición se han considerado facultades exclusivas de los seres con neuronas, los animales. Pese a todo, algunos científicos hablan de “neurobiología de plantas”. “Hasta que encontremos un buen término, neurobiología está bien”, dice Lev-Yadun. Por el contrario, Gagliano opina que esta palabra ha sido útil como metáfora, pero que debería abandonarse por “zoocéntrica” y escasamente científica.     Sin embargo, en algo coinciden los investigadores de la nueva disciplina de la cognición vegetal, y es en refutar las objeciones de que todas estas capacidades no son más que respuestas moleculares programadas. Para Gagliano, no puede hablarse de comportamiento cuando se trata de acciones obligadas e irreversibles, como las que ocurren durante el desarrollo de los seres vivos; pero sí cuando hay decisiones opcionales que dependen de estímulos. “Términos como ‘cognición’ o ‘aprendizaje’ o incluso ‘inteligencia’ se refieren a aspectos del repertorio de comportamiento”, dice la investigadora.
      Las implicaciones de todo ello exceden lo puramente científico, atrayendo también la atención y la reflexión de filósofos, humanistas y expertos en ética: si hoy sabemos que las plantas también pueden sentir, ¿podemos seguir ignorándolo? Como escribía Gagliano en un reciente artículo, “a medida que se acumulan las pruebas experimentales de las capacidades cognitivas de las plantas, el asunto controvertido (o incluso tabú) relativo a su bienestar, valor moral y nuestra responsabilidad ética hacia ellas no puede seguir siendo ignorado”.

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