Un equipo de científicos, dirigido por investigadores de la Universidad de Yale, cree que finalmente ha descubierto por qué las plantas terrestres desarrollaron sistemas vasculares tan complejos, un misterio que se ha mantenido durante aproximadamente un siglo.
Cuando las plantas terrestres surgieron por primera vez hace aproximadamente 500 millones de añossus sistemas vasculares eran extremadamente simples.
El interior de sus raíces y tallos parecía una especie de manojos de pajitas, que extraerían agua y nutrientes del entorno circundante.
Sin embargo, hace alrededor de 420 millones de años, este sencillo sistema para absorber agua mostró cambios significativos, dividiendo gradualmente las “pajitas” en formas, estructuras y tamaños más elaborados.
Durante cerca de 100 años, los científicos no sabían por qué la evolución favorecía estos interiores más intrincados, pero un nuevo análisis del registro fósil sugiere que un sistema vascular más moderno tiene una mayor tolerancia a la sequía.
La falta de agua, concluyen los autores, podría ser lo primero que dio forma al interior de las plantas.
Las primeras plantas terrestres en la Tierra eran formas pequeñas, sencillas, parecidas a musgos. No tenían sistemas de raíces, lo que significaba que estaban confinados a áreas con abundante agua.
Las primeras plantas vasculares tenían solo centímetros de altura y estaban limitadas a los ambientes más húmedos.
Uno de los problemas que tuvieron que resolver para salir de este nicho fue cómo evitar que el transporte de agua a través de su xilema se bloqueara por embolia durante la sequía.
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— Martín Bouda (@BoudaLab) 10 de noviembre de 2022
A medida que las plantas comenzaron a moverse tierra adentro hacia áreas más áridas, necesitaron nuevas formas de capturar agua, luz solar y nutrientes mientras se protegían de la evaporación y la deshidratación.
Ahí es donde las ramas y las raíces resultaron útiles. Y sin embargo, al mismo tiempo, estas estructuras también crearon nuevos desafíos.
Durante la sequía, las plantas pueden secarse fácilmente, creando una burbuja de vapor, algo así como una emboliaque impide que el agua fluya hacia arriba a través de las raíces.
En un sistema vascular simple y primitivo, una burbuja de aire dentro de una planta puede propagarse fácilmente a otros canales o ‘pajitas’, creando un bloqueo contra más agua y nutrientes. El resultado puede desencadenar la muerte del tejido e incluso podría matar a toda la planta.
Modelado de los diversos sistemas vasculares de algunas plantas modernas y extintas conservado en el registro fósillos investigadores ahora han demostrado que un patrón vascular más elaborado puede acordonar las burbujas de aire.
Cuando las pajitas que forman el sistema vascular de una planta se separan en patrones, las simulaciones sugieren que las burbujas de aire tienen menos vecinos a los que propagarse.
La animación a continuación ilustra la diferencia entre una embolia que se propaga en la vasculatura de una planta simple y primitiva frente a una más compleja y moderna.
Los hallazgos tienen investigadores concluyendo que la sequía es una presión de selección “teóricamente sólida” para el sistema vascular de las plantas.
“Cada vez que una planta se desvía de ese sistema vascular cilíndrico, cada vez que cambia un poco, la planta obtiene una recompensa en términos de su capacidad para sobrevivir a la sequía”. explica fisiólogo de plantas Craig Brodersen de la Escuela de Medio Ambiente de Yale.
“Y si esa recompensa está constantemente allí, entonces obligará a las plantas a alejarse del antiguo sistema vascular cilíndrico hacia estas formas más complejas.
“Al hacer estos cambios muy pequeños, las plantas resolvieron este problema que tenían que resolver muy temprano en la historia de la tierra, de lo contrario, los bosques que vemos hoy simplemente no existirían”.
Los hallazgos no solo revelan aspectos interesantes del pasado de la Tierra, sino que también ayudan a explicar cómo surgió la amplia gama de formas vasculares que se ven en las plantas modernas hoy y hablan de soluciones futuras.
Esta nueva comprensión de cómo las plantas hacen frente a la sequía algún día podría ayudar a los investigadores a preparar una flora importante para los rápidos cambios climáticos que se avecinan.
Si los expertos pueden descubrir cómo generar mejores sistemas de raíces y vasculares, algunos cultivos podrían alimentarnos en el futuro.
El estudio fue publicado en Ciencias.