La semilla no surgió de golpe: un investigador de Neuquén reconstruyó su origen
Antes de la aparición de las semillas, las plantas vasculares se reproducían mediante esporas que liberaban al ambiente. Leandro Martínez, del CONICET y del Museo Histórico Regional de Villa La Angostura, junto con colega de La Plata publicaron una revisión que explica cómo los cambios favorecieron la expansión de las plantas en ambientes terrestres
La lenga, el pehuén, la jarilla y el calafate forman parte de los paisajes de la Patagonia. Los girasoles, los pinos, los robles y los manzanos también tienen algo en común con esas especies: todos se reproducen mediante semillas.
Pero las semillas no aparecieron de un día para el otro en la historia de las plantas. Mucho antes de que existieran, las plantas terrestres se reproducían mediante esporas, células que pueden dar origen a una nueva etapa de su ciclo de vida.
El paleobiólogo Leandro Martínez, investigador del CONICET en el Museo Histórico Regional de Villa La Angostura, Neuquén, y Marcela Quetglas, de la Universidad Nacional de La Plata, analizaron los cambios que dieron origen a las semillas. La revisión científica se publicó en Annals of Botany.
“La semilla evolucionó a través de una larga secuencia de transformaciones morfológicas y reproductivas a lo largo de millones de años”, plantearon los investigadores. Para explicar ese proceso, reunieron evidencias de fósiles, de la forma y el desarrollo de las plantas y de su evolución. Así analizaron cómo cambió la reproducción de las plantas vasculares a lo largo del tiempo.
“Todas las plantas poseen un ciclo de vida con alternancia de generaciones que consta de dos fases y dos organismos muy diferentes entre sí: el esporofito (la planta productora de esporas, que es la que se suele ver a simple vista) y el gametofito, que constituye la fase sexual del ciclo y produce las gametas”, explicó Martínez en diálogo con Diario RIO NEGRO. “Por lo general, los gametofitos son milimétricos y pasan desapercibidos”, resaltó.
En los musgos y en las plantas vasculares sin semillas, como los helechos, los licopodios y las colas de caballo, las esporas se dispersan en el ambiente. Cuando encuentran condiciones adecuadas, germinan y dan origen a los gametofitos. Estas estructuras producen las células sexuales: los anterozoides, masculinos, y las oosferas, femeninas. Estas últimas se forman dentro de órganos llamados arquegonios.
En la mayoría de estos grupos, los anterozoides necesitan una película de agua para desplazarse hasta la célula femenina y fecundarla. Después de ese encuentro se forma el cigoto, la primera célula del nuevo esporofito. A partir de ella se desarrolla una nueva planta, que luego producirá esporas y reiniciará el ciclo.
Una de las transformaciones importantes en la evolución hacia las semillas fue la heterosporia. Este proceso consiste en producir dos tipos de esporas con funciones diferentes. Las microsporas, más pequeñas, dan origen a los gametofitos masculinos; las megasporas, de mayor tamaño, originan los femeninos. “No se trató solo de una diferencia de escala, sino de una especialización funcional y de una redistribución estratégica de los nutrientes”, acotó el científico.
Cambios
Con el paso del tiempo, en algunos grupos de plantas se redujo la cantidad de megasporas funcionales hasta quedar una sola por esporangio, la estructura donde se producen las esporas. Además, el gametofito femenino dejó de desarrollarse fuera de la planta madre y comenzó a crecer dentro de esa megaspora.
Otro cambio decisivo fue que la megaspora dejó de liberarse al ambiente y permaneció dentro de la planta madre, protegida por sus tejidos. A esta transformación se sumó la aparición del tegumento, una cubierta formada por tejidos de la planta madre que rodeaba y protegía al megasporangio.
En algunos fósiles que muestran etapas tempranas de esta evolución, conocidos como preóvulos o protoóvulos, esa cubierta estaba formada por varios lóbulos que todavía no rodeaban por completo al megasporangio.
“Fósiles como Runcaria (hallado en Bélgica y considerado el precursor más antiguo conocido de la semilla) revelan una etapa intermedia fascinante: una megaspora retenida y rodeada por un tegumento abierto en lóbulos junto a una cúpula protectora”, señaló el investigador.
“Otros fósiles pioneros de plantas leñosas extintas como Elkinsia polymorpha muestran cómo los lóbulos de la envoltura comenzaron a fusionarse hasta cerrar casi por completo la estructura, dejando únicamente una pequeña apertura (la micrópila) para captar al polen”, dijo.
Al mismo tiempo, evolucionaron los granos de polen y los mecanismos de fecundación. El polen permitió transportar las células reproductivas masculinas hasta las estructuras femeninas. Así, la fecundación dejó de depender de una película de agua externa para que esas células pudieran desplazarse.
Sistema integrado
Los investigadores sostienen que estos cambios no ocurrieron por separado. “Estas innovaciones no evolucionaron de manera independiente”, señalaron. En conjunto, permitieron trasladar progresivamente funciones como la protección y la nutrición del embrión hacia los tejidos de la planta madre. De ese modo, el gametofito femenino quedó cada vez más protegido y dependiente de la planta que lo producía.
En las plantas actuales, la semilla se forma a partir de un óvulo fecundado. Contiene un embrión, que dará origen a una nueva planta; sustancias nutritivas que lo alimentan durante las primeras etapas de su desarrollo, y una cubierta que lo protege y ayuda a evitar la pérdida de agua.
Por eso, los científicos proponen entender la semilla como “un sistema biológico modular integrado” y no como un órgano que apareció de golpe. Su evolución favoreció la expansión de las plantas hacia ambientes terrestres con condiciones más secas y cambios estacionales.
La semilla no fue una invención repentina. Surgió de una serie de transformaciones que, a lo largo de millones de años, cambiaron la reproducción de las plantas y contribuyeron a diversificar la vida vegetal en los ambientes terrestres.
Helechos y musgos: cómo se reproducen las plantas que producen esporas
No todas las plantas del planeta dependen de las semillas. Los helechos, licopodios, colas de caballo, musgos y hepáticas conservan la reproducción por esporas, que son células microscópicas resistentes capaces de generar una nueva etapa en el ciclo biológico.
En los helechos, las esporas se forman en cápsulas (esporangios) que suelen agruparse en manchas oscuras en el envés de las hojas (soros). Al madurar, son expulsadas y dispersadas por el viento. Si caen sobre tierra húmeda, germinan y forman un gametofito verde y generalmente con forma de corazón, apenas visible a simple vista. En los extremos del gametofito se forman los anterozoides (masculinos) y en el otro los arquegonios (femeninos).
Para que la fecundación ocurra, los anterozoides necesitan una película de agua sobre la planta para nadar hasta el arquegonio y fecundar la oosfera, dando lugar a un cigoto que irá creciendo para formar un nuevo helecho con hojas.
“En los musgos, la “plantita verde” se suele pisar es el propio gametofito. El esporofito, en cambio, es un filamento con una pequeña cápsula que crece temporalmente encima de la plantita verde para soltar esporas al aire. Aquí también el agua líquida es indispensable para la fecundación”, señaló el científico Leandro Martínez.
Las plantas con semilla (gimnospermas y angiospermas) resolvieron el problema protegiendo la fase reproductiva: el gametofito masculino viaja por el viento o insectos (en forma de grano de polen) directamente hasta el óvulo, el cual está protegido por estructuras de la planta madre. Ambas estrategias conviven exitosamente: las semillas conquistaron los climas más duros y abiertos, mientras que las plantas de esporas libres continúan dominando los microclimas húmedos y sombríos.
Comentarios