Botánica
Los intrincados orígenes de la resistencia al frío en vegetales
Unos investigadores han hecho nuevos e inesperados descubrimientos sobre cómo ciertas plantas evolucionaron para soportar el frío. En su estudio, el equipo de Jeremy Beaulieu y Brian O'Meara, del Instituto Nacional para la Síntesis Matemática y Biológica (NIMBioS), con sede en la Universidad de Tennessee en Knoxville, Estados Unidos, y Amy Zanne de la Universidad George Washington, en Washington, DC, confeccionó un árbol genealógico evolutivo de más de 32.000 especies de plantas con flores, el más extenso de su tipo elaborado hasta la fecha.
Estos científicos luego combinaron su árbol evolutivo con los registros de exposición a heladas y datos de hojas y tallos de miles de especies. Con ello, pudieron reconstruir cómo las plantas evolucionaron para soportar el frío a medida que se propagaban por el mundo.
La evidencia fósil y las reconstrucciones de las condiciones climáticas del pasado sugieren que las primeras plantas con flores vivían en ambientes tropicales cálidos.
A medida que las plantas se propagaron a latitudes y altitudes más altas, evolucionaron en formas que les ayudaron a soportar el frío. Por ejemplo, algunas plantas que viven en la tundra pueden soportar temperaturas invernales más frías que 15 grados centígrados bajo cero.
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A diferencia de los animales, las plantas no pueden moverse para escapar del frío ni son capaces de generar un calor corporal apreciable para mantener su temperatura. En realidad, no es tanto el frío sino el hielo lo que constituye un problema para las plantas. Por ejemplo, la congelación y descongelación crea burbujas de aire en los sistemas de transporte de agua internos de las plantas. Dichas burbujas pueden bloquear el flujo de agua desde las raíces hasta las hojas, y por tanto matar a la planta.
Los rasgos principales que ayudan a los vegetales a lidiar con estos problemas son tres:
Algunos vegetales evitan los daños por congelación gracias a que sus hojas se desprenden antes de que se establezcan las condiciones invernales. Este desprendimiento corta el flujo de agua entre las raíces y las hojas, evitando un nivel peligroso de formación de hielo. Las plantas de este tipo crean nuevas hojas y células de transporte de agua cuando el clima vuelve a ser más cálido.
Otras plantas se autoprotegen gracias a tener células que las dotan con vías más estrechas para el transporte de agua, lo que hace que las partes de la planta que suministran el agua sean menos susceptibles a la obstrucción durante la congelación y la descongelación.
Otras plantas caen muertas en el terreno en invierno, pero rebrotan desde sus raíces o comienzan a crecer como plantas nuevas a partir de semillas, cuando las condiciones climáticas vuelven a ser favorables.
Cuando los autores del nuevo estudio cotejaron sus datos recolectados sobre tallos y hojas, con su árbol evolutivo de plantas con flores, encontraron que muchas plantas estaban bien equipadas para climas helados incluso antes de experimentar dichas condiciones climáticas.
Las plantas que caen muertas en el terreno en invierno, por ejemplo, adquirieron esa capacidad de morir y rebrotar al mejorar las condiciones climáticas, mucho antes de que comenzaran a afrontar heladas. De modo similar, las especies con células que las dotan con vías más estrechas para el transporte de agua adquirieron un sistema circulatorio más delgado mucho antes de enfrentarse a climas fríos.
Esto sugiere que alguna otra presión del entorno, posiblemente sequías, hizo que estas plantas evolucionaran de esta manera, y resultó que les sirvió muy bien para enfrentarse a las heladas.
Las únicas excepciones fueron las plantas que pierden y reemplazan sus hojas estacionalmente. Estos grupos de plantas no comenzaron a desarrollar la capacidad de perder sus hojas durante el invierno hasta que experimentaron las heladas por vez primera.
Información adicional
Estos científicos luego combinaron su árbol evolutivo con los registros de exposición a heladas y datos de hojas y tallos de miles de especies. Con ello, pudieron reconstruir cómo las plantas evolucionaron para soportar el frío a medida que se propagaban por el mundo.
La evidencia fósil y las reconstrucciones de las condiciones climáticas del pasado sugieren que las primeras plantas con flores vivían en ambientes tropicales cálidos.
A medida que las plantas se propagaron a latitudes y altitudes más altas, evolucionaron en formas que les ayudaron a soportar el frío. Por ejemplo, algunas plantas que viven en la tundra pueden soportar temperaturas invernales más frías que 15 grados centígrados bajo cero.
A diferencia de los animales, las plantas no pueden moverse para escapar del frío ni son capaces de generar un calor corporal apreciable para mantener su temperatura. En realidad, no es tanto el frío sino el hielo lo que constituye un problema para las plantas. Por ejemplo, la congelación y descongelación crea burbujas de aire en los sistemas de transporte de agua internos de las plantas. Dichas burbujas pueden bloquear el flujo de agua desde las raíces hasta las hojas, y por tanto matar a la planta.
Los rasgos principales que ayudan a los vegetales a lidiar con estos problemas son tres:
Algunos vegetales evitan los daños por congelación gracias a que sus hojas se desprenden antes de que se establezcan las condiciones invernales. Este desprendimiento corta el flujo de agua entre las raíces y las hojas, evitando un nivel peligroso de formación de hielo. Las plantas de este tipo crean nuevas hojas y células de transporte de agua cuando el clima vuelve a ser más cálido.
Otras plantas se autoprotegen gracias a tener células que las dotan con vías más estrechas para el transporte de agua, lo que hace que las partes de la planta que suministran el agua sean menos susceptibles a la obstrucción durante la congelación y la descongelación.
Otras plantas caen muertas en el terreno en invierno, pero rebrotan desde sus raíces o comienzan a crecer como plantas nuevas a partir de semillas, cuando las condiciones climáticas vuelven a ser favorables.
Las plantas que caen muertas en el terreno en invierno, por ejemplo, adquirieron esa capacidad de morir y rebrotar al mejorar las condiciones climáticas, mucho antes de que comenzaran a afrontar heladas. De modo similar, las especies con células que las dotan con vías más estrechas para el transporte de agua adquirieron un sistema circulatorio más delgado mucho antes de enfrentarse a climas fríos.
Esto sugiere que alguna otra presión del entorno, posiblemente sequías, hizo que estas plantas evolucionaran de esta manera, y resultó que les sirvió muy bien para enfrentarse a las heladas.
Las únicas excepciones fueron las plantas que pierden y reemplazan sus hojas estacionalmente. Estos grupos de plantas no comenzaron a desarrollar la capacidad de perder sus hojas durante el invierno hasta que experimentaron las heladas por vez primera.
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