La Conquista del Cielo by Joaquin Mellado Garcia

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La Conquista del Cielo

Todo empieza así: suave, despacio. En alguna parte, y por la gracia de una milenaria fuerza geológica, se acumula la suficiente cantidad de tierra como para cobijar una semilla, una sencilla y milagrosa semilla. En el principio la aridez es la reina, la dueña y señora de todo lo que hay en ese pedazo de tierra. Pero en ese reinado

de muerte, donde parece haberse

desvanecido toda esperanza, la semilla aguarda paciente. Recogida en su fuerte cascarón de suberina y celulosa, sus cotiledones pueden esperar años, acechando a una gota de lluvia. ¡Ay, pobre semilla en su cascarón!. Pero ésta es de una casta especial, es una luchadora nata, una pionera de la naturaleza que está a punto de despertar. Le bastan unas gotas de lluvia para que su incipiente raíz rompa su confinamiento y empiece a absorber el agua y las sales minerales que hay en su pequeña parcela. Y agotará sus reservas hasta que sus primeras hojas se asomen a la luz y empiecen a hacer la fotosíntesis. Y de la nada, del suelo árido, yermo y agrietado por el sol, surge una pequeña plantita que cambiará para siempre ese pedacito de tierra. Y es que ella se guarda un as en la manga: una valiosa despensa escondida en su interior con la que podrá crecer y asomarse al mundo, y suficiente para que pueda fabricar sus primeras hojitas. Con esas pequeñas y primeras hojas (llamadas cotiledones), la planta se da prisa por fabricar su alimento, “absorbiendo” la luz y el dióxido de carbono, para ganar tamaño y seguir creciendo, no vaya a ser que alguien le prive de la valiosa luz del sol. Empieza así su carrera por la supervivencia. ¿La meta?: conquistar el cielo.

La Conquista del Cielo No obstante, deberíamos hacer una importante precisión. Siempre hemos tendido a pensar que las plantas crecen hacia el sol. De hecho los científicos lo llaman “fototropismo” (del griego “photos” luz, y “trophi” movimiento). Pero hemos de darnos cuenta de un gran detalle. Crecer hacia arriba implica que la luz nos llega antes, pero ello no significa que nos llegue más luz. Es decir, por estar unos centímetros más alta, una planta no recibe más fotones. En cambio, si alguien quiere recibir mayor cantidad de luz lo que debe hacer es extenderse hacia los lados y exponer mayor cantidad de su cuerpo al sol (esa es la razón por la cual los parques solares ocupan hectáreas de terreno y no son imponentes rascacielos). La pequeña planta que acaba de salir del cascarón tiene prisa, pero no por llegar cuanto antes al cielo, sino por abarcar la mayor cantidad de él. Los dos brazos verdes con los que lo hace (los cotiledones) crecen a ambos lados rápidamente pero no enloquecen por la mayor altura posible. La conquista del cielo no es entonces crecer en vertical, sino crecer en horizontal. Hay multitud de plantas que poco después de nacer, empiezan a extender sus hojas por el suelo, intentando conquistar la mayor cantidad de área posible. Muchas las pisamos al pasear por el campo en invierno. Basta con mirar al suelo y apreciar unas grandes rosetas formadas por multitud de hojas que han crecido radialmente.

Sí, las plantas han sacado sus grandes hojas y han cubierto el suelo con ellas. Ello supone dos cosas muy útiles: por una lado, como hemos dicho, la planta puede absorber una mayor cantidad de luz, y así poder realizar más fotosíntesis y fabricar sustancias de reserva que acumula en la raíz. Por el otro, deja una gran cantidad de suelo vecino impedido de luz, por lo que pocas vecinos podrán crecer a su lado para hacerle la competencia.

La Conquista del Cielo Sin embargo, todo lleva sus riesgos. Una mayor exposición al sol conlleva una gran incidencia de los rayos ultravioleta, los cuales pueden llegar a ser cancerígenos. Nosotros, los animales, solemos tener pigmentos en la piel que neutralizan esos rayos, pero... ¿qué hay de las plantas? Muchas especies vegetales que crecen en invierno en roseta, presentan, en la superfície de arriba de la hoja (la que queda mirando al cielo), una tapiz pálido de pequeños “pelos” blanquecinos. Esta cubierta refleja cierta cantidad de rayos ultravioleta que inciden sobre la hoja, lo que minimiza el riesgo de cáncer, y además hacen las veces de barrera ante los voraces predadores. Y barrera en dos sentidos. Si estos vellos están secos, impiden que un pequeño insecto llegue con su boca al valioso tejido fotosintético. Pero es que, además, en tiempos de humedad se condensan multitud de pequeñas gotitas en ese tapiz. A esa escala, tantas gotas de agua forman una inquebrantable barrera contra muchos insectos. ¡Y aún hay más!. A los grandes animales herbívoros, como los ungulados (caballos, vacas, ovejas, ciervos...) les resulta muy incómodo notar en sus bocas hojas que,

a parte de duras, resultan endiablademente

ásperas, punzantes y molestas por culpa de esos pelos. Así que no es de extrañar que haya sido evolutivamente ventajoso tener en sus hojas multitud de esos pelos.

La Conquista del Cielo Así pues, entran primero en una carrera por crecer en horizontal, es decir, aumentar el tamaño de las hojas, producir el mayor número posible de ellas y procurar que nadie les haga sombra ( y a su vez sombrear a los vecinos para eliminar la competencia). Así que, al principio, las plantas jóvenes tratarán de ocupar la mayor cantidad de espacio que puedan, para no quedar a la sombra de nadie y poder captar la máxima cantidad de luz posible. No obstante, una vez que hayan superado el problema de la conquista del espacio, se enfrentan a nuevos retos. El más común y que aún no está resuelto es el problema de sombrearse a sí mismo. En efecto, en su afán por desarrollar hojas, las que queden más altas sombrearán a las más bajas, con lo que la planta estará derrochando recursos en hacer hojas que no podrán absorber luz. Es verdad que siempre habrán hojas dispuestas bajo otras, pero a lo largo del tiempo, generación tras generación, las plantas han llegado a una “solución”. Y esa solución tiene mucho que ver con las matemáticas. Resulta que, matemáticamente, existe una distribución óptima de un conjunto de objetos para empaquetarlos en un espacio limitado (los objetos no tienen por qué ser regulares o cuadrados). Esa distribución de empaquetamiento más eficiente resulta ser una espiral progresiva con un ángulo de 137,5 grados (esas espirales las vemos cotidianamente en los remolinos de las galaxias o en los del desagüe de la bañera, o en los huracanes y tornados). ¿Es casualidad que el ángulo de separación de las hojas consecutivas de una planta tienda a ser, precisamente, de 137,5 grados?. Con ese ángulo de apertura entre una hoja y su consecutiva, las plantas consiguen minimizar el sombreado entre sus propias hojas, con lo que el derroche de recursos queda también empequeñecido (aunque no eliminado, siempre habrá hojas que queden inutilizadas a la sombra de otras). ¿Cómo es posible que las plantas hayan llegado a tan matemática solución?. ¿Acaso saben contar?. No es que sepan contar como lo pueda hacer un niño. Sin embargo, de alguna manera, lo hacen. Todo parece indicar que tiene que ver con el número de Roseta de hojas basales en Verbascum sp. Las hojas surgen con un ángulo de separación que tiende a ser de 137,5 grados.

veces que se divide una célula. Las células, normalmente se dividen en un sentido. Pues bien, cada cierto número de divisiones, la dirección de la división

cambia. Ello posibilita este tipo de cabriolas matemáticas en las plantas.

La Conquista del Cielo No obstante, los vegetales aún no han resuelto todos sus problemas, queda aún otro obstáculo que vencer: la gravedad. La gravedad terrestre lleva a todos los cuerpos a quedar pegados contra la superficie del planeta. Las plantas, para conquistar el cielo han tenido que vencer a la gravedad desde el principio. Para las algas y otras plantas acuáticas, éste es un problema menor, gracias a que el agua hace de soporte para la estructura fotosintética. Pero en el caso de las terrestres, el aire es mucho menos denso que el agua, y por lo tanto, no sirve para soportar nada. Las primeras plantas terrestres poco podían hacer para vencer la gravedad. Como

mucho,

agrupaban

compactas masas verdes, cimentadas con algún compuesto químico especial. Aunque parezca mentira, uno de las sustancias más rígidas de la naturaleza es el azúcar. Sí, el azúcar. Basta con intentar masticar un caramelo casero para darse cuenta de ello. El azúcar ha sido siempre una sustancia usada como combustible energético, dado su alto poder calórico. Las células aprendieron a consumir el azúcar desde muy temprano. En su forma química más común, la glucosa, el azúcar ha sido utilizado, y lo sigue siendo, por una enorme multitud de organismos, desde los unicelulares más pequeños, véase un paramecio, hasta los más grandes como una ballena. Las células fotosintéticas primitivas no fueron una excepción. Con la fotosíntesis conseguían fabricar la glucosa por ellas mismas; glucosa que luego consumían para obtener energía. En algún momento de sus vidas, pudieron fabricar glucosa en exceso, que expulsarían al exterior. En ocasiones, la glucosa pudo quedar adherida (todos sabemos también cuán pegajoso es el caramelo antes de endurecerse) a la membrana externa de las células, con lo que, sin querer, las células fotosintéticas se estaban fabricando una cubierta externa a modo de cápsula de protección. Fíjese el lector, que este proceso tiene dos consecuencias muy importantes. La primera es que las células tienen ahora una cubierta protectora (al menos, todo lo protectora que permite ser una capa de apenas una millonésima de metro de grosor). La segunda es que la cubierta externa permitía que las células se reprodujeran en su interior dentro de la cápsula, por lo que resultaría un individuo con varias células, es decir, sería un individuo fotosintético pluricelular. Dado que cada célula del grupo fabricaría su propia cubierta de glucosa, la resistencia total del conjunto de todas las cápsulas llegaría a permitir que un grupo de células venciera a la gravedad.

La Conquista del Cielo En la naturaleza encontramos hoy dos grupos de organismos fotosintéticos muy primitivos que han encontrado esta solución para vencer la gravedad: los líquenes (hongos fotosintéticos) y los musgos (las primeras plantas terrestres de las que tenemos noticia).

Los primeros organismos fotosintéticos que consiguieron superar la gravedad. A la izquierda, un hongo cuyas células albergan en su interior algas fotosintéticas unicelulares más pequeñas. Los hongos vencieron a la gravedad gracias a un derivado nitrogenado de la glucosa, la glucosamina. A la derecha, un musgo, que venció a la gravedad gracias a la glucosa (polimerizada en forma de celulosa, la fibra del papel).

Las células primitivas poseían pilas de membranas fotosintéticas en su interior, con las que obtenían energía de la luz solar y fabricaban azúcares. El exceso de estas sustancias bien pudo lidiarse con una secreción sistemática en la cara externa de la membrana. Allí, los azúcares se acumularían y formarían una cubierta protectora.

La Conquista del Cielo Hasta ahora, lo que hemos visto es que las plantas deben buscar la luz para realizar la fotosíntesis, y que ello implica crecer. Las primeras plantas debieron crecer gracias a la acumulación de glucosa en las membranas externas de sus células. La glucosa acumulada formaría una cubierta relativamente rígida que serviría de protección a la célula, pero que también permitió la pluricelularidad [hemos de aclarar que la glucosa sería acumulada en una forma más compleja de glucosa, una forma “polimerizada” llamada celulosa, la misma celulosa de la que se hace un papel]. Aún así, la rigidez de la glucosa no es suficiente para mantener el cuerpo de un organismo en contra de la gravedad (una hoja de papel sostenida por su filo se arrugará). Hace falta algo más. La fuerza extra se obtiene gracias a la “turgencia” de las células. Éstas, al estar hinchadas de agua, como si fueran globos, ofrecen cierta resistencia a la compresión de la gravedad, lo que unido a la resistencia de la pared de glucosa ( o de celulosa) ofrece la suficiente fuerza para que el cuerpo de la planta pueda erguirse. Si admitimos que los primeros organismos sencillos fotosintéticos fueron acuáticos, y que gracias a la rigidez de sus paredes fueron irguiéndose en contra de la gravedad, se puede llegar a pensar que, en algunos casos, aquellas plantas primigenias llegarían a crecer tanto que incluso pudieron sobresalir de la superficie del agua. En pequeños charcos poco profundos, en pandos ríos, o en charcas de marea, estas plantas empezarían a salir del agua. No obstante haría falta algo más de rigidez para poder erguirse, ya que por encima de la superfície, no contarían con el sostén aliviador del agua. Ciertas sustancias químicas que impregnan las paredes de celulosa han resultado ser la solución ideal. Esas sustancias, como la lignina y la suberina (responsables de dar la dureza a la madera y al corcho), resultaron beneficiosas para las primeras plantas, ya que podían librarse de la competencia que tuvieran dentro del agua. Fuera de ella se encontrarían con un nuevo mundo. Imaginemos la situación : una charca poco profunda en la primavera, después de las lluvias. Dentro del agua hay una gran multitud de especies vegetales sencillas que necesitan la luz para hacer la fotosíntesis y sobrevivir. Las bacterias fotosintéticas flotan libres en el agua y la tiñen de verde. Otras células se dividen formando cuerpos pluricelulares que se hunden en el fondo y que, con el tiempo, se convierten en masas compactas que se van elevando por el simple hecho de acumular más y más células. Otros organismos pluricelulares, en cambio, se yerguen gracias a la lignina y la suberina y al sostén del agua, y son mecidas por las leves corrientes de la charca. Algunas de ellas incluso superan la superficie del agua y entran en contacto con el aire. Varias sucumbirán y se secarán, pero aquellas más rígidas podrían seguir creciendo, quedando así preparadas para sostenerse cuando el agua desaparezca. Ese momento llegaría en el verano. Entonces las bacterias y los demás organismos dependientes del agua para sostenerse habrían desaparecido, dejando el espacio libre para aquellos que puedan erguirse

La Conquista del Cielo sin esa ayuda. Sólo los organismos con mayor rigidez quedarán sobreviviendo durante el verano, absorbiendo el agua del suelo y continuando fabricando su alimento mediante la fotosíntesis. Tendrán espacio ahora para expandirse, ya que la competencia ha desaparecido con la sequía. Con más recursos a su disposición, estos nuevos organismos se expandirán, antes de que las lluvias regresen. Cuando lo hagan, la charca no volverá a ser la misma. La salida del agua por las primeras plantas supuso el acceso a un nuevo mundo lleno de nuevas posibilidades, de nuevas interacciones. El viento, la lluvia, la sequía, el sol, y otros organismos como los animales aéreos o terrestres supondrían un fuerte acicate evolutivo, marcando las formas de las generaciones siguientes según su “idoneidad” para estos miembros del nuevo tablero del juego de la vida.

Las formas unicelulares más simples desarrollan distintas formas según su flotabilidad y movimiento. Las células que flotan a la deriva en el agua no tienen una forma específica y adoptan la más económica para su fisiología: una esfera. Aquellas formas que adquieren un movimiento dirigido, no aleatorio, acaban teniendo una simetría bilateral, con dos extremos bien definidos. Entre ambos posturas, aparece una disparidad de variaciones de diseño.

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Cuando una célula se divide en dos, pero las células hijas continúan unidas, aparece la pluricelularidad. Al principio sin diferenciación ninguna entre ellas, pero con el tiempo, algunas cogen roles diferentes de sus hermanas. La pluricelularidad da pie el desarrollo de filamentos flotantes, filamentos rígidos y cuerpos masivos que pueden incluso sobresalir de la superfície del agua. Son los primeros pasos para conquistar la tierra, y por consiguiente, el cielo.

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La rigidez es una condición imprescindible para la supervivencia. Si desaparece el agua, los filamentos blandos acaban aplastados contra el suelo y morirán. Aquellos que puedan erguirse por encima del agua sobrevivirán a la sequía, y encontrarán un nuevo mundo lleno de posibilidades. No sólo se convertirán en el escenario del drama de la vida, sino que llegarán a ser un protagonista especial.

La Conquista del Cielo. Pero cuidado, no nos confundamos. Recordemos que lo importante en la conquista del cielo no es erguirse hacia arriba, sino ocupar la mayor cantidad de superficie posible para absorber más luz. Para ello es necesario erguirse, sí, pero se necesita crecer en horizontal, no en vertical. El crecimiento en horizontal se materializa en el desarrollo de la hoja, ese órgano laminar plano y delgado de color verde que funciona como una estación fotovoltaica. Las células de las hojas absorben la luz gracias a unos orgánulos que tienen en su interior llamados cloroplastos. Los cloroplastos son de color verde gracias al pigmento de la clorofila, que, a su vez, es verde gracias a los átomos de magnesio que tiene en su estructura molecular. Un fotón que impacte con un átomo de magnesio lo excitará, y hará que el magnesio emita una minúscula corriente eléctrica. Esa corriente será aprovechada por el cloroplasto para fabricar su alimento mediante una compleja maquinaria de moléculas. Un cloroplasto puede tener miles de millones de átomos de magnesio, y cada célula puede contener hasta cien cloroplastos. Teniendo en cuenta que en una hoja hay del orden de cien mil células, y en un árbol en torno a diez mil hojas, podemos hacernos una pequeña idea de la cantidad de energía que puede absorber una planta. Entonces podemos hacernos una idea de la importancia que tienen las hojas para una planta. Sin hojas, la planta no fabrica alimento y se muere. No es de extrañar entonces, que ellas se cuiden tanto de proteger a sus hojas. Ya vimos que la mayoría tienen pelos que las hacen menos apetitosas. Otras, en cambio, son muy duras, o tienen los bordes pinchudos y cortantes. Algunas fabrican venenos y otras, incluso, se convierten en auténticas púas. Todo por evitar que alguien se las coma.

De izquierda a derecha: pelos glandulares, espinas de tallo, borde silíceo de una hoja, y hojas convertidas en púas sobre un tallo plano.

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Aunque quizás éste sea uno sólo de otros tantos problemas a los que se enfrentan. Quizás, otro de los más destacados sea la transpiración. Sí, las plantas “sudan”. Y no lo pueden evitar, pero sudan de una manera especial. Las células de las hojas, como todas las células, son agua en un 80%. Prácticamente son diminutos globitos de agua. Las células pierden, inevitablemente, una cierta cantidad de agua que deben reponer. Y si las células de las hojas están continuamente expuestas a la radiación solar, perderán más agua por el sobrecalentamiento al que se ven sometidas. Si multiplicamos la pérdida de agua de todas las células de una sola hoja, por el número total de hojas de un árbol, puede salirnos una cantidad de agua, nada despreciable, de 40 litros al día. ¡Es decir, un árbol común y corriente, puede estar escupiendo al cielo en torno a 40 litros de agua al día!. Aunque parezca mentira, toda esa agua está en el suelo, en los minúsculos recovecos que tienen todos y cada uno de los granos de tierra del suelo. Esa agua, que está en “gotitas” de tamaño molecular, se esconde a la espera de ser encontrada por una desesperada raicilla del grosor de un cabello (lo que los científicos llaman pelos radiculares). Las plantas se cuidan de encontrar todos los días la cantidad suficiente de agua, pero también procuran no perder tanta cantidad. Para ello cubren sus hojas con una fina capa de cera impermeable, aunque eso no es suficiente. Quizás el mecanismo más llamativo para controlar esa pérdida sea a través de unos poros de apertura variable llamados estomas. Los estomas son pequeños agujeros formados por dos células en forma de riñón, que se abren y cierran “a voluntad” de la planta. Cuando la incidencia del sol es mayor, por ejemplo al mediodía, la planta cierra sus estomas. Luego por la noche, cuando no hace calor y la pérdida de agua por evaporación es menos intensa, los estomas se abren. Evidentemente, cuando el estoma está abierto, la hoja pierde agua en forma de vapor. Entonces, ¿por qué no cierra la planta sus estomas permanentemente?.

La Conquista del Cielo. Aquí es donde reside el principal problema de las plantas. Si abre el estoma pierde el agua, pero si lo cierra, el agua no ascenderá hasta la hoja. Y me explico. Cuando la hoja pierde agua por evaporación al abrirse los estomas, está creando una especie de fuerza de succión del agua que hay en niveles inferiores de la planta (el tallo). Es lo que se llama presión negativa. El agua sube por presión positiva desde la raíz hasta el tallo. Podría decirse que en la raiz las moléculas de agua se apelotonan unas con otras y acaban empujándose entre sí por la propia inercia del barullo. La planta guía ese tumulto de moléculas por los tubos que forma en el tallo, y las moléculas apelotonadas suben. Pero al llegar a cierta altura en el tallo se pierde gran cantidad de esa fuerza. Debe haber algo que siga tirando de las moléculas de agua hacia arriba. Si no, seguirán acumulándose en los tubos del tallo hasta que los rompan, y la planta morirá. Pues bien, esa fuerza que tira de las moléculas hacia arriba y deshaciendo el atasco, es la succión que hace la hoja al “escupir” vapor de agua por los estomas. La planta entonces tiene que vivir con un compromiso ineludible: debe perder agua constantemente para poder obtenerla. Esta fisiología paradójica que tienen las plantas terrestres es una consecuencia directa de la salida del agua que experimentaron las primeras plantas en los tiempos antiguos. Por eso las plantas necesitan un mínimo de lluvia para sobrevivir. Pero también hay una consecuencia positiva de ello. Al tener que expulsar litros y litros de agua al día, las plantas aceleran el ciclo global del agua, de modo que, en cierto sentido, aceleran las lluvias y humidifican el ambiente. Además, en la fotosíntesis, las plantas capturan el dióxido de carbono de la atmósfera y lo convierten en azúcares, en celulosa, en madera... Es decir, lo retiran de la atmósfera y lo acumulan en una materia sólida que llamamos madera. Si hay alguien que puede cambiar la dirección del calentamiento global, son, sin duda, las plantas.

La Conquista del Cielo Las plantas crecen. Sean unicelulares o pluricelulares, las plantas se reproducen y crecen. Anteriormente hemos visto que al principio crecieron en tamaño gracias a sustancias de soporte, como la celulosa o la lignina, que dieron rigidez al conjunto, con lo que pudieron realizar la fotosíntesis incluso sin el sostén del agua, erguidas en contra de la gravedad. También vimos, que lo más conveniente para hacer más y mejor fotosíntesis es crecer en horizontal, para abarcar mayor cantidad de luz. Entonces... ¿por qué crecen también en vertical?. Tendemos a pensar que las plantas crecen hacia arriba simplemente para capturar más luz. Pero eso no es cierto. Los grandes árboles que vemos en las hermosas junglas tropicales, crecen hacia arriba, sí, pero luego crecen hacia los lados, para abarcar mayor espacio. Sí que es verdad que si no ganaran altura, se verían siempre sombreadas por otros competidores más altos. Pero en realidad, para absorber más luz hay que crecer en horizontal. Ésta es la razón por la cual la gran mayoría de las hojas son planas, delgadas y tienden a disponerse en una dirección paralela al suelo, esto es, perpendicular a los rayos del sol. Lo vemos muchas veces en las hierbas de invierno que solemos pisar en nuestros paseos, pues forman a menudo espesas rosetas de hojas que cubren en suelo.

Recordemos que las hojas contienen infinitud de poros llamados estomas, y que debido a ello, las hojas se convierten en “mangueras” que escupen vapor de agua a la atmósfera. Las plantas deben hacer frente al siguiente compromiso: necesitan unas hojas grandes para absorber la mayor cantidad de luz posible, pero si la hoja es demasiado grande, la planta perderá excesiva agua a través de ella. A este problema no existe una única solución, lo que se traduce en una gran diversidad de formas.

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Arriba: superficie de una hoja llena de estomas. Abajo: diversas formas de hojas, mostrando la tendencia general: la divisiรณn.

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Los hongos desarrollan estructuras verticales erguidas y, en sus extremos, órganos para fabricar esporas. Las diminutas esporas serán dispersadas por las turbulencias del aire mientras caen al suelo.

El crecimiento en vertical, en cambio, está motivado por otra necesidad, si no tan perenciosa, sí al menos vital para la permanencia en el tiempo. Nos referimos a la reproducción. Y más concretamente a la dispersión de los hijos. Sí, porque los hijos, si crecen en el mismo lugar que los padres, competirán con ellos por los mismos recursos, lo que resultaría perjudicial para ambas generaciones.

Se tendrían que repartir el agua del mismo suelo, los minerales, las bacterias

simbióticas, etc. Así pues, aquellos organismos que consiguieran alejar a sus hijos de su zona, tuvieron más probabilidades de volver a reproducirse que aquellos que no lo hicieron. La manera más inmediata de alejar a tus hijos de tí mismo es procurar que “caigan” muy lejos, es decir, que crezcan muy lejos de donde tú estás. Si los primeros organismos fotosintéticos estaban ganando altura como consecuencia de acumular glucosa (polimerizada en forma de celulosa) en sus paredes, los hijos, véanse las esporas por ejemplo, caerían al suelo, no sin antes ser arrastrados por las leves turbulencias o brisas del aire. A mayor altura, la espora se vería más alejada de sus progenitores por las corrientes de aire. Que los progenitores crecieran entonces para ganar altura, quedó como una estrategia evolutivamente estable para evitar la competencia entre generaciones. Estirarse para poder reproducirse, ésta es la consigna. En un medio terrestre, fuera de la protectora agua, no conviene crearse competidores en el vecindario. Dado que el agua es relativamente escasa y relativamente impredecible, los organismos que han perdurado en el tiempo son aquellos que han echado a sus propias generaciones filiales de su lado.

La Conquista del Cielo No obstante, debemos hacer un inciso muy importante: no todas las plantas producen esporas. De hecho, la reproducción de los organismos vegetales es mucho más complicada que eso. Estamos acostumbrados a ver machos y hembras en el mundo natural que se fecundan y producen un hijo. Esos machos y hembras tienen en sus células dos juegos “casi iguales” de cromosomas. Es decir, tienen dos copias de un número Esporas de hongos. Las esporas se dispersan con las simples determinado de cromosomas. Así, los

turbulencias del aire y llegan a cualquier parte.

humanos tenemos 23 cromosomas. Pero como tenemos dos copias muy parecidas, entonces hace un total de 46 cromosomas. Cuando un organismo tiene en sus células dos copias de cromosomas entonces se dice que es diploide. En la naturaleza no todos son diploides. La mayoría de los animales son diploides, pero algunas plantas son haploides, es deicr, sólo tienen una copia de cada cromosoma. Es más, algunos organismos son diploides en una fase de sus vidas, pero haploides en otra fase distinta. Cuando ocurre esto se dice que la especie presenta alternancia de generaciones o un ciclo haplodiploide: una fase o generación haploide, y una fase o generación diploide. La gran mayoría de las plantas presentan alternancia de generaciones. En el ciclo diploide, el individuo adulto, fruto de la conjunción de dos gametos haploides, es el diploide. Este individuo adulto produce los gametos haploides mediante un proceso de división con reducción de cromosomas (llamado meiosis, en contraposición de la mitosis, en la que no existe esta reducción). Los gametos, se desplazan en el medio acuoso hasta fusionarse (singamia) y formar el zigoto diploide que se desarrollará en adulto. Es de recibo señalar que, a lo largo del tiempo, uno de los gametos ha ido desplazándose menos y adquiriendo mayor tamaño, mientras que el otro ha ido desplazándose más y se ha hecho más pequeño, hasta tal punto de que uno, el óvulo, no se mueve en absoluto y acarrea las reservas para el zigoto, y el otro, el espermatozoide, se desplaza con su flagelo y su carga genética en busca del óvulo. También debemos recordar que diploide significa que para cada cromosoma existen dos copias, una procedente del óvulo, y otra procedente del espermatozoide. Advierta el lector que aparecen dos fases de tamaño pequeño: el zigoto y los gametos, los cuales pueden ser dispersados por las corrientes de agua.

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Ciclo diploide: El adulto diploide (2n) produce gametos haploides (n). Los gametos se fusionan (singamia o fecundación), y forman el zigoto con la suma de las copias de los dos gametos. Es, por tanto, diploide (2n). El zigoto desarrolla de nuevo el individuo adulto.

En el ciclo haploide, el adulto sólo tiene una copia del juego de cromosomas, por lo que es el adulto el individuo haploide. El individuo adulto haploide desarrolla los gametos haploides, los cuales se fusionan para formar un zigoto diploide. Pero el zigoto diploide se divide, con reducción de cromosomas (mediante la meiosis), y produce de nuevo células haploides que desarrollarán individuos adultos haploides.

Ciclo haploide: el adulto haploide(n) produce gametos haploides, que desarrollan el zigoto diploide. El zigoto diploide se divide en nuevas células haploides (esporas) que desarrollan individuos haploides.

La Conquista del Cielo En el ciclo diplohaploide aparecen dos tipos de individuos adultos: un adulto diploide (esporofito) que produce esporas haploides, y un adulto haploide (gametofito) que produce gametos haploides. El adulto diploide (esporofito) desarrolla esporas haploides, resistentes a la sequĂa, que se dispersan por el aire o el agua. Esas esporas germinan, y desarrollan nuevos individuos adultos haploides (gametofitos). Estos adultos haploides desarrollan gametos que se dispersan en el agua exclusivamente, ya que los gametos son cĂŠlulas desnudas que necesitan del agua para sobrevivir.

Ciclo diplohaploide: el individuo adulto diploide (esporofito) desarrolla esporas que se dispersan para germinar en otro lugar y producir individuos adultos haploides (gametofitos). El gametofito desarrolla gametos que se fecundan y dan lugar al zigoto diploide, que germinarĂĄ para desarrollar un nuevo esporofito.

La Conquista del Cielo Las primeras plantas producían esporas haploides (una sola copia de cromosomas), de las cuales podían salir nuevas plantas haploides que, a su vez, produjeran a los gametos haploides. Después, los gametos haploides se fusionarían para formar un zigoto diploide que crecería hasta formar una nueva planta diploide. La planta diploide creará esporas haploides que se dispersarán hacia otros lugares y darán lugar a nuevos adultos haploides, pero esta vez lejos de la generación parental. En este lío de generaciones, sólo las esporas, los gametos, o el zigoto son tan pequeños como para poder dispersarse por el aire o por el agua. Los gametos se dispersarán por el agua puesto que son células individuales desnudas y necesitan de un medio acuoso para sobrevivir. De hecho, en muchos helechos, los gametos masculinos aún conservan varios flagelos para poder desplazarse por el agua. En cambio, las esporas podrán dispersarse por el aire ya que pueden aguantar un periodo de tiempo largo aisladas en su cápsula rígida protectora. Los granos de polen de las plantas con flor son, en realidad, esporas. De hecho las esporas de los helechos y los granos de polen mantienen un asombroso parecido. La única diferencia es que las esporas de los helechos germinan en el suelo y producen unas pequeñas plantas haploides llamadas gametofitos. El grano de polen también germina un gametofito, pero mucho más pequeño llamado tubo polínico, que se desarrolla dentro de los órganos femeninos de una flor (pistilo). Pero no nos olvidemos del zigoto. El zigoto se dispersa en forma de fruto o semilla que un animal puede ingerir y defecar, alejándose así de sus progenitores.

Izquierda: esporas de helecho sin germinar. Derecha: dos granos de polen de especies distintas. Uno de ellos empieza a germinar para formar el gametofito.

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Los frutos también son dispersados. A la izquierda: frutos de “Senecio sp”, mostrando el vilano, ese paracaídas sedoso que hace que el fruto sea arrastrado por el viento. Arriba: detalle de las fibras blancos que componen el vilano. Estas fibras poseen pequeñas espinas para que el vilano se quede prendido al pelaje de algún animal, y ser, así, el fruto dispersado no sólo por el viento.

Bueno, vale. ¿Y toda esta parafernalia de generaciones haploides y diploides... para qué?. Pues, simplemente para dispersar, para alejar a la siguiente generación filial para que no compita con la progenitora. Debemos advertir, que el gametofito, dado que produce gametos, y que los gametos son desnudos y no pueden resistir fuera del agua, no alcanza un gran tamaño, pues fuera del agua o lejos de ella no cumple ninguna misión. Los gametofitos más visibles que podemos encontrar hoy día son los musgos, esas hierbecitas minúsculas, pues, precisamente, son tan pequeñas porque dependen del agua para vivir y no pueden alejarse de la humedad por mucho tiempo. Por contra, el esporofito, al generar esporas resistentes a la sequía, se ha desarrollado más, hasta alcanzar límites insospechados. Los esporofitos más conocidos son las plantas y árboles que comúnmente vemos en cualquier jardín, o campo, como los cardos, amapolas, rosas, almendros, palmeras...

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Arriba: Las pequeñas hojas que se ven son las del gametofito haploide del musgo. El gametofito desarrolla gametos haploides que se desplazan por las gotas de humedad. El gameto masculino se desplaza porque tiene flagelos. El gameto femenino se desarrolla sobre la hoja del gametofito. La fecundación ocurre en la hoja del gametofito. El insecto es un colémbolo, que apenas mide 1 mm de longitud. Abajo: el esporofito del musgo se desarrolla sobre la hoja del gametofito, parasitando sobre él. Su única misión es crecer en altura para poder mandar las esporas (recogidas en la cápsula del extremo) lo más lejos posible.

La Conquista del Cielo Esporofitos: En sentido antihorario: pino piñonero, cardo común y una flor con pistilo y estambres. Los esporofitos se han desarrollado tanto que prácticamente no vemos la fase gametofítica de las plantas más comunes. Pero estas plantas son productoras de esporas. El gametofito se ha reducido tanto, que crece en el interior de los órganos generadores de esporas. Los estambres de una flor producen las esporas masculinas: el polen. El polen cuando llegue al pistilo, desarrollará el gametofito, un minúsculo y fino tubo que crece en el interior del pistilo. En el pistilo se genera la espora femenina, que realiza una serie de divisiones parciales para generar el gametofito femenino: una especie de óvulo con varios núcleos en su interior. Cuando el tubo polínico llegue al óvulo, se producirá la fusión de los núcleos del tubo polínico con los núcleos del óvulo, generando, entre otras cosas, el zigoto, de donde surgirá el embrión y la semilla.

La Conquista del Cielo Hasta ahora hemos intentado ver que los organismos vivos pueden presentar individuos con dos copias de cada cromosoma, o de cada gen, (diploide) o una sola copia (haploide). Hay casos extraños, aunque más comunes de lo que podría parecer, en los que pueden aparecer multitud de copias, lo que se denomina poliploidía. Los cromosomas no son más que paquetes de genes, que las células realizan para tenerlos ordeandos y poder pasarlos a sus futuras células hijas. No obstante... ¿por qué traspasar los genes a otra célula?, ¿por qué existe la reproducción?. En realidad no existe respuesta a esta pregunta porque es una pregunta trampa. Y es una pregunta trampa por dos cosas: primero, debido a que el porqué de las cosas implica una meta, una finalidad; y segundo porque la pregunta correcta sería “qué causó” la reproducción. Deberíamos empezar a asumir que el hecho de que algo tenga finalidad es porque el ser humano le ha dado esa finalidad. Un martillo existe para clavar clavos porque nosotros los humanos lo hemos decidido así. Pero una estrella no existe para nada en particular, no hay una finalidad en la existencia de la estrella. La estrella existe y punto. Lo mismo debemos pensar sobre la reproducción para poder entenderla. La reproducción existe, sí, pero no con una finalidad. Podríamos decir que la reproducción existe para perpetuar la especie, pero es más correcto pensar que la especie se perpetua porque se reproduce. Parece lo mismo pero no es lo mismo. La reproducción es la causa de la perpetuación, pero la perpetuación no es la causa de la reproducción. Así pues, si precisamente vemos seres vivos es porque han conseguido mantenerse y perpetuarse en el tiempo, pero no se han perpetuado para que nosotros los veamos. Simplemente existen porque han conseguido permanecer en el tiempo pero no para permanecer en el tiempo. Las montañas las vemos a lo largo de los años. Han conseguido también permanecer en el tiempo. Pero no se han levantado para que las veamos, se han levantado “por una causa” y no “para una finalidad”. Debemos tener en cuenta que en el principio, las primeras células primitivas pudieron permanecer en el tiempo gracias a la estabilidad de su metabolismo. Pero tarde o temprano, los residuos de ese metabolismo crearían toxicidad tanto en el exterior inmediato de la célula, como en su interior. Una manera de reducir la toxicidad bien pudo haber sido “repartirla” en distintas partes del cuerpo celular. Muchas células pudieron crear pequeñas vesículas en su interior que acumularían esa toxicidad. Otras células pudieron estrangularse para desprenderse de una parte tóxica de su cuerpo. En ocasiones, si la parte estrangulada recibe también partes funcionales, es posible que continúe teniendo metabolismo. Tendríamos entonces una especie de “copia” (algo chapucera) de la célula original. Aquellas células que, por cualquier causa, hicieran de sus partes estranguladas mejores copias de sí mismas habrían inventado la reproducción. Con esta breve argumentación no queremos aseverar que el proceso fuera así, sino dar a entender que la reproducción pudo ser la consecuencia de un proceso anterior.

La Conquista del Cielo Más allá de esta relación causal, sólo sobrevivirían aquellas células que hicieran copias de sí mismas. Las que no lo hicieran no tendrían un mañana, y por lo tanto, se hubieran quedado en el camino. Debemos tener en cuenta que las células vivas tienen un conjunto de instrucciones que leen constantemente para poder funcionar. Esas instrucciones, que llamamos genes, contienen la información necesaria para crecer y realizar el metabolismo. Las partes estranguladas sin los genes suficientes no funcionarían bien y morirían. Sólo sobrevivirían aquellas que recibieran todos los genes necesarios. La reproducción, entonces, implica obligatoriamente el traspaso de genes de unos individuos a otros. Pero son dos procesos distintos. El proceso de estrangulación surgió separadamente del proceso de intercambio de genes. Sólo cuando se juntaron ambos procesos surgió la verdadera reproducción en las primeras células primitivas. Hoy día sabemos que muchas bacterias (que podría decirse que son las células primitivas) se intercambian entre sí genes pero sin que haya estrangulación. El proceso se llama conjugación y consiste en que una bacteria le inyecta a otra varios de sus genes. La otra se los queda y los utiliza como si fueran suyos. Después, la segunda bacteria se los puede pasar a una tercera ( y a otras más) y así sucesivamente. Hasta ahora se ha descubierto que sólo las bacterias de una misma especie pueden hacer la conjugación, pero conocemos un proceso de intercambio de genes entre especies distintas: los virus. Sí, los virus son “cosas” semivivas que transportan genes de un lado a otro y los insertan en el interior de los genes de sus víctimas para que ellas los lean y produzcan nuevos virus. A veces, en el proceso, y de forma accidental, el virus puede incorporar genes de sus víctimas, o viceversa, dejarles genes extraños a sus víctimas. El lector debe entender que sólo son dos formas de intercambiar genes, pero entre los seres vivos hay muchas maneras de hacerlo y quizás muchas otras por descubrir. Una vez que entendemos que la reproducción es la consecuencia de la conjunción entre un proceso de intercambio de genes y un proceso de estrangulamiento del cuerpo celular, debemos preguntarnos... ¿cómo es que apareció el sexo?. La existencia del sexo implica dos partes que interaccionan entre sí: una parte que recibe genes y otra que los da. En el caso de nuestras bacterias conjugantes las bacterias “macho” donarían los genes y las bacterias “hembra” los incorporarían. Si una célula primitiva estrangulaba su cuerpo en varias ocasiones, y cada parte estrangulada tuviera su copia de genes, tal vez algunas de esas partes estranguladas (nuevas células, en realidad) se fusionarían de nuevo, juntando sus copias de genes. Tendríamos entonces el primer suceso de fecundación. Debemos comprender que las partes estranguladas de una célula pueden ser distintas entre sí, incluso temporalmente insuficientes en su dotación de genes. Esas diferencias serían acentuadas a lo largo del tiempo, pero sobre todo por el propio proceso de estrangulación y transmisión de genes. Partes estranguladas diferentes podrían fusionarse dando lugar a más sucesos de fecundación.

La Conquista del Cielo Aunque no es el tema que nos ocupa, esta breve introducción puede ilustrarnos sobre cómo pudo surgir la reproducción y el sexo. Debemos tener en cuenta que ambas cosas surgen del comportamiento de la materia no por un fin, sino por una causa. Como seres humanos, estamos hechos de tal manera que parece que todo tiene una finalidad Una célula de un protozoo en pleno proceso de división celular amoldada a nuestra existencia. Es lógico, reproductiva. Obsérvese la disposición simétrica de los orgánulos pues sólo vemos una parcela de la realidad.

en ambas células, señal de una

organización y reparto

ordenados. En este caso se trata de una reproducción sin sexo (asexual).

Los últimos avances científicos nos han ayudado a pensar que la realidad, el espacio o el tiempo, son mucho más amplios, diversos y desconocidos de lo que podemos imaginar en nuestra pequeña parcela y escala del cosmos, por lo que no nos vendría mal cambiar nuestra visión antropocéntrica y ampliar

nuestras

miras. Los caminos de la materia son insondables. Aunque el proceso por el cual apareció el sexo aún no está claro, sí podemos asumir que hoy día, la gran mayoría de las formas vivas se reproducen de una u otra forma. La reproducción es la causa por la cual los seres vivos permanecen en el tiempo. Desde el mecanismo básico de estrangulación y partición de los Reproducción asexual en un pequeño gusano de agua dulce (Oleosoma sp.). La reproducción en este caso es un proceso de diferenciación, donde

protozoos, o el curioso caso de la partición de algunos gusanos anélidos, hasta el complejo proceso de

un segmento del gusano se transforma en una

polinización de flores tan sofisticadas como las

nueva cabeza. Cuando finaliza la conversión la

orquídeas, todos los seres vivos

cabeza

estructuras y comportamientos que han potenciado la

escinde

del

resto

del

cuerpo,

arrastrando consigo los segmentos que le quedan por detrás.

han desarrollado

reproducción a lo largo de las generaciones.

La Conquista del Cielo

Huevo de un animal invertebrado a la izquierda, y esporangio de un alga microscópica (con las esporas en su interior),a la derecha. Las dos formas de reproducción han alcanzado un gran grado de diversidad entre todas las formas vivas.

Un ejemplo inmediato y fácil de observar es el de las plantas, a parte de los animales etéreos y lejanos que vemos en los documentales filmados en lugares exóticos. Sí, las plantas, incluso aquellas que crecen en cunetas, en aceras y en cualquier parte y que no reparamos en pisar. Esas “malas hierbas” son las verdaderas campeonas de la reproducción y la colonización porque no sólo consiguen resistir a la destrucción que supone nuestra presencia, sino que consiguen hacer de ella una oportunidad para sobrevivir. Las plantas se reproducen por semillas, pues las semillas son el fruto de la fecundación del óvulo con el “espermatozoide”. Pero las plantas lo tienen muy difícil para juntar el óvulo con el espermatozoide, pues no se pueden desplazar de un lugar a otro. Si las plantas han pervivido en el tiempo es porque han conseguido aprovecharse del viento, del agua... o de otros seres vivos. Al principio, sólo pudieron hacerlo desde el agua en donde nacieron, de modo que sus espermatozoides aún tenían que nadar por el agua para llegar al óvulo. De hecho, los espermatozoides de los helechos y otras plantas primitivas aún tienen flagelos para nadar en el agua. Cuando las plantas acabaron por independizarse del agua, ya no podrían aprovecharse de ella para realizar la fecundación. Pero en la fase esporofítica, cuando el individuo genera esporas, la dura cubierta de las esporas pudo suponer la clave para la independencia del agua, pues las esporas pueden resistir la sequedad y pueden ser dispersadas por el viento. Unas plantas acabaron dispersando las esporas gracias al viento, pero otras se vieron influenciadas por las presencia de otros animales que acudían a ellas en busca de alimento. Esos animales quedaban impregnados de esporas y podían transportarlas lejos hasta otra planta, y posibilitar así la fecundación.

La Conquista del Cielo Aquellas plantas cuyas esporas fueron dispersadas por otros animales acabaron desarrollando estructuras para atraerlos, tales como hojas coloridas, esporas alimenticias en abundancia ricas en proteínas, plataformas para que el animal pueda descansar o posarse, etc. Esta relación acabó siendo tan estrecha que muchas plantas ya no pueden existir sin un animal en concreto que interaccione con ellas.

Las hojas de las plantas especializadas en producir esporas han adquirido formas muy diversas, desde las hojas exclusivas para las esporas (izquierda, Osmunda regalis), pasando por las esporas en las hojas normales de los helechos más comunes, (derecha arriba, Blechnum sp), hasta las diminutas “hojas” especializadas llamadas estambres de las flores modernas (derecha abajo Euphorbia sp.).

Esa interacción llega a ser tan estrecha, que en ambos dos, tanto en la planta como en el animal, han cambiado sus formas para adaptarse el uno al otro. Los botánicos lo llaman síndromes. Un grupo especial de síndromes es el que se da en las plantas con flores, cuyas formas y “comportamientos” reproductivos han ido modificándose para adecuarse a un agente polinizador concreto (recordemos que la polinización no es más que la dispersión del grano de polen, esto es, de la espora gametofítica que dará lugar al gametofito).

La Conquista del Cielo En la naturaleza más inmediata se puede apreciar muy bien el síndrome más común, llamado anemófilo (“anemo” viene del griego y significa viento, filia viene del latín y se puede traducir como “amor”). En el síndrome anemófilo apenas se pueden apreciar las flores, pues los pétalos no aparecen, ya que no hace falta atraer a nadie que vea esos pétalos. Y los estambres y pistilos suelen sobresalir del cuerpo de la planta para exponerse al viento ser golpeados por él, de manera que el polen se desprenda de la antera o se quede pegado al estigma. También, las plantas anemófilas suelen tener las flores agrupadas es racimos, que reciben el término botánico de “amento”.

A la izquierda, amento de castaño (Castanea sativa); apreciénse los densos grupos de estambres. A la derecha, racimo de flores de Cynodon dactylon, una gramínea común. Las anteras amarillas sobresalen claramente, al igual que los estigmas escarlata. Estos rasgos son típicos de las plantas con síndrome anemófilo.

El síndrome anemófilo se da en muchísimas gramíneas, desde la cebadilla del campo hasta el trigo. Es muy común, al igual que el síndrome entomófilo (“amor “ a los insectos). Las plantas entomófilas con flores, preparan una serie de recompensas para atraer a los insectos polinizadores y hacerles que visiten más de una vez las flores de una misma especie. Para ello, también han desarrollado plataformas con los pétalos, para que los insectos puedan posarse tranquilamente. Incluso algunas plantas han generado mecanismos de cerradura en sus flores, para que sólo un tipo de insecto sea el que reciba el premio y se lleve el polen consigo.

La Conquista del Cielo Esta especialización es típica de las flores papilionadas, en la famlia de las Papilionáceas. Estas flores están hechas con cinco pétalos distintos entre sí. El pétalo superior es el más grande, llamado estandarte, y actúa como bandera para atraer al insecto (además, presenta unas líneas guía que indican la dirección en la que está el premio). Dos pétalos laterales complementan la función atractiva, mientras que dos pétalos más pequeños

forman una caja protectora donde resguardan los

estambres y el pistilo (esa caja se llama quilla por su forma curvada). Pues bien, no cualquier insecto es capaz de llegar hasta el premio oculto en el interior de la quilla. Sólo las abejas pueden leer las líneas guía del estandarte y sólo las abejas son capaces de abrir la quilla y acceder al polen. Y las abejas han desarrollado un conjunto de pelos faciales para capturar el polen de la flor, así como más pelos en las patas para transportarlos. Lo curioso de estas flores es que obligan a la abeja a entrar de cara, y siempre se les llena la cara de polen. Cuando la abeja llega a otra flor, recibe nuevos granos de polen en su rostro, pero deja también algunos otros de otras flores en el estigma. La flor papilionada de la derecha presenta un gran estandarte con las líneas guía que apuntan hacia el interior de la quilla. En este caso es una doble quilla, pues los pétalos laterales han formada una segunda quilla que oculta a la primera (como el doble casco de un barco), de modo que la planta estará segura de que será una abeja, y no otro animal, quien llegue hasta el premio y se lleve el polen para polinizar otra flor de la misma especie.

Las abejas, como ésta, del género Andrena, han desarrollado pelos faciales en su rostro para impregnarse del polen de las flores. Fíjese el lector que los pelos de su rostro,de color gris claro, son sensiblemente más largos que los del resto de su cuerpo.

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Una abeja adopta el comportamiento predecible: se posa en la plataforma y entra de cara al interior de la flor para impregnarse de polen. Cuando visite otra flor de la misma especie, la polinizará siguiendo esta conducta.

A veces las cosas se pueden torcer, y las abejas aprenden a llegar a la recompensa sin impregnarse del polen. Esta abeja ha perforado la flor desde fuera y liba directamente el néctar del interior. Evidentemente,

esta

conducta

del

animal no polinizará la planta.

En otras ocasiones, la conducta del animal no es nada “limpia”. En este caso, un escarabajo arrasa con todo lo que puede. Para estos casos, es mejor que la flor no esté tan especializada. Estas

plantas,

que

tienen

polinizadores con tan buena puntería como las abejas, deben producir grandes cantidades de polen y aumentar así las posibilidades de que algún grano llegue al lugar correcto.

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No olvidemos que todo esto es para poder perpetuar la especie. En el caso de las plantas con flores, el grano de polen debe llegar al estigma y germinar en él. El grano de polen es el equivalente de las esporas. En un ciclo diplohaploide, la espora germinaba y daba lugar al gametofito, que era una planta que fabricaba los gametos. El gametofito en los musgos, recordemos, era esa pequeña plantita de pocos milímetros de altura con unas hojas minúsculas y que crece en la humedad. Puesto que el gametofito ha dependido de la humedad para que los gametos puedan nadar y dispersarse, nunca ha crecido fuera de las posibilidades que le daba esa férrea dependencia del agua. En el caso de las plantas con flores, el polen (la espora) desarrolla un gametofito que ni siquiera tiene tallo, hojas o raíces. El gametofito que surge del grano de polen es tan pequeño que sólo puede verse al microscopio. Cuando la espora o el grano de polen cae sobre el estigma compatible adecuado, se abre por un poro específico y germina, formando un diminuto tubo citoplásmico que crece hacia el interior del pistilo. En los musgos y los helechos, la espora es dispersada por el viento, y germina en un suelo húmedo que pueda acoger al gemetofito. En el caso de las plantas con flores, esta dinámica se ha llevado al extremo, reduciendo al máximo posible el tamaño del gametofito. Además, la espora de las plantas con flores (repito: el grano de polen) puede germinar en un suelo húmedo,

pero

sin

las

condiciones

apropiadas que ofrece el pistilo, el gametofito del polen moriría pronto. Por eso, en realidad, los granos de polen sólo Grano de polen germinado artificialmente. El gametofito es una

germinan bien en el estigma apropiado.

masa citoplásmica que crece en forma de tubo en busca de los

Las propias plantas han desarrollado en

óvulos en el interior del pistilo. En ese citoplasma, van varios núcleos que hacen las veces de gametos.

sus estigmas sistemas químicos para reconocer al grano adecuado, de modo

que si el polen es de otra especie, consiguen abortar la germinación. Pero si es de la misma especie, entonces le abren el camino al gametofito e incluso llegan a nutrirlo.

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Distintos granos de polen: La diversidad de sus formas es tan amplia como especies de plantas que los producen. Lo que tienen en común es una cubierta muy dura, resistente incluso al ácido, y con aberturas para poder germinar el gametofito.

El grano de polen, así como las esporas de las plantas, incluso las esporas de los hongos, son formas de dispersión para que las generaciones filiales no comprometan la supervivencia de las parentales. Alejarse es el truco para tener recursos y no competir por ellos con tus propios hijos o padres. Puesto que son formas de dispersión, están adaptadas a la aridez y a las duras condiciones climáticas. En su interior el gametofito resistirá tifones, diluvios, incluso el ácido de los estómagos de los animales. Cómo serán de resistentes que son utilizadas para datar sedimentos de millones de años de antigüedad. Las semillas, en cambio, protegen al esporofito. El esporofito también esparará a las condiciones idóneas para germinar y echar raíces, seguro y protegido por la dura cubierta de la semilla. Ambas dos, esporas y semillas, son las encargadas de resistir las más inclementes condiciones ambientales para poder dispersar y asegurar a la siguiente generación. La semilla se genera cuando el ovario es fecundado. En la unión del espermetazoide y el óvulo se formará un zigoto. El zigoto desarrollará un pequeño embrión asistido por una masa de nutrientes que proporciona el propio ovario. Y otros tejidos del ovario desarrollarán cubiertas protectoras duras para proteger la semilla. Esas cubiertas pueden quedar en forma de caparazón duro como en los frutos secos, o en forma de capas carnosas y suculentas, de modo que algunos animales se las coman y defequen las semillas lejos.

La Conquista del Cielo Los frutos, que es el conjunto de cubiertas protectoras y semilla, se convierten en cápsulas de navegación que acaban por “utilizar” diversos vehículos de dispersión. Existen frutos que se dispersan por el viento (livianos y con velas de arrastre), frutos carnosos suculentos (dispersados en los estómagos de los animales y con colores llamativos y sabores dulces o agradables) o frutos secos “irritantes”( con ganchos o espinas para adherirse al pelaje de los animales). Todo, por alejarse de los padres.

Los frutos pueden ser de formas inverosímiles para quedar atrapados en el pelaje de un animal (arriba a la izquierda), o pueden tener colores atractivos, como el rojo (arriba a la derecha), para que las aves y otros animales se los coman. El caso del arrendajo (a la izquierda) es particular, pues acostumbra a guardar bellotas en recovecos para tener despensa en el invierno, sin embargo luego recuerda muy mal los lugares donde las puso, de modo que las bellotas podrán germinar lejos de sus padres.

La Conquista del Cielo Las células primigenias buscaban ávidas una fuente de energía viable para poder sobrevivir. Dada la carencia de una forma bioquímica de aprovechar la luz, las células no disponían de fuentes poderosas de energía. Como las bacterias espirales de la foto superior, las células primigenias sólo podían mantener una estructura relativamente simples.

Mientras que las células simples continuaban adoptando multitud de formas para adaptarse al medio y conseguir energía, algunas otras consiguieron aprovechar la luz del sol incorporando en sus cuerpos pigmentos que absorbieran la luz. Sería el comienzo de un esplendoroso camino.

La Conquista del Cielo Una vez pudieron aprovechar la luz, la diversidad de formas y su complejidad se disparó, dada la riqueza de energía de la que ahora disponían.

El siguiente paso: agruparse. Las células se reproducían, y en algunas ocasiones las células hijas permanecían juntas, adheridas unas a otras. Algunas adoptaron roles distintos que los de sus hermanas, como en estas cianobacterias, en las cuales una célula central se diferencia para aislarse del oxígeno y realizar la fijación de nitrógeno.

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El agrupamiento es el primer paso para la especialización. Las distintas células del grupo se encuentran con distintas condiciones ambientales, lo que impulsa la diferenciación entre células hermanas.

La diferenciación celular ofrecerá un mundo de caminos de desarrollo muy distintos, aunque todos con un denominador común: buscar la luz.

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La acumulación de azúcares que daban resistencia mecánica a las paredes de las células, junto con la formación de organismos pluricelulares, llevó a los organismos fotosintéticos a una carrera por la luz. No tardarían en desprenderse del agua, el medio que los vio nacer.

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Erguirse en busca de la luz implica sostenerse en contra de la gravedad. Para ello hay mĂşltiples opciones. Arriba: un conjunto de algas filamentosas se agrupan en una estructura semirrĂgida capaz de sobresalir del agua. Abajo: cuando las propias cĂŠlulas adquieren rigidez pueden organizarse para crear una estructura mayor, como en estos musgos.

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Hay mas opciones, como la de parasitar a otros organismos que hayan conseguido erguirse. Sobre estas líneas, un hongo que se alza en contra de la gravedad gracias a la quitina de la pared de sus células (una variante de azúcar con las mismas funciones que la celulosa), con algas microscópicas fotosintéticas que se alojan entre, o incluso, en el interior de sus células.

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La adquisición de una pared rígida hecha de azúcares supuso un paso más hacia la capacidad de erguirse en contra de la gravedad. Además esta rigidez, reforzada por sustancias como la lignina y la suberina, permitió, también,

una

distribución

organización de las células en tejidos especializados, lo que repercutió en la eficiencia orgánica de las plantas. Arriba: tejido de almacenamiento en una patata. En medio: tejido fotosintético de una hoja. Abajo: tejido de sostén de un tallo

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La organización en tejidos es una consecuencia directa de la mejor distribución de las células. Éstas, al poseer distintas posiciones y condiciones microambientales, adquieren roles distintos y funciones fisiológicas específicas. Arriba, estela de un tallo donde se aprecia un centro de células grandes (llamado médula, cuyas células realizan multitud de funciones, desde el sostenimiento hasta el almacenamiento, es lo que los botánicos llaman parénquima), rodeado de un círculo de células más pequeñas (células conductoras de la savia), y de una tercera capa (también de parénquima). Abajo: corte de un tallo que muestra las distintas capas. En orden descendente:epidermis (una capa muy fina que apenas es una línea oscura), dermis (con células coloreadas oscuras y violetas con pigmentos antioxidantes que protegen a la planta de los rayos ultravioleta), parénquima fotosintético (que absorbe la luz y fabrica el alimento... sí los tallos también hacen fotosíntesis), y por debajo, parénquima (muchas de las células del parénquima pueden considerarse como células madre del resto de tejidos). *En estas fotografías, los tejidos no están teñidos, para mostrar los colores reales.

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Arriba: “Pelos” radiculares de la epidermis de la raíz de una planta. En realidad, son células de la epidermis especializadas en la absorción de agua y nutrientes. Por la pared de estas células la planta secreta multitud de sustancias, desde aglutinantes para adherir a su superficie granos de arcilla, pasando por exhudados nutritivos para multitud de bacterias del suelo, hasta compuestos tóxicos y hormonas del crecimiento. Abajo: “Pelos” epidérmicos cuyo origen son células de la epidermis con grandes vacuolas llenas de agua. Algunas pueden tener compuestos químicos tóxicos. Fíjese el lector que el color resultante suele ser el blanco. Ello es para aumentar la reflexión de los rayos solares de modo que no dañen en exceso al resto de las células (los científicos lo llaman albedo).

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Las células epidérmicas adquieren multitud de roles. Arriba: cuando los pelos epidérmicos acumulan sustancias minerales se convierten en espinas, como éstas que se encuentran en los bordes de las hojas de las gramíneas. Estas espinas hacen que las hojas sean menos digestivas y menos apetecibles para los herbívoros. A

izquierda:

pelos

epidérmicos

glandulares, donde las células apicales acumulan sustancias químicas tóxicas (muchas de las cuales también son muy olorosas).

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La función primaria de las células epidérmicas es la de proteger al resto de tejidos de las agresiones ambientales externas y la de evitar la pérdida de agua. Para ello se cubren de ceras impermeables (imagen superior) que evitan la evaporación y que hacen, a las hojas, menos digeribles a los herbívoros. En ocasiones, adquieren una función secundaria, como la acumular pigmentos (imagen inferior, con células de la epidermis de un pétalo).

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Algunas células epidérmicas de los pétalos no sólo acumulan pigmentos, sino que, además, adquieren relieve. En la fotografía superior se aprecia claramente cómo surge una “jiba” de la célula epidérmica. Esta protuberancia es la que adquirirá color, como se aprecia en la imagen de la derecha. ¿Por qué adquirir relieve?. Que tomen buena nota los ingenieros de pantallas de imagen. Al adquirir relieve, las células reflejan el color en todas direcciones y en todos los ángulos. De este modo, el color puede verse incluso con ángulos próximos a 180 grados, algo que no puede decirse de la pantalla de un teléfono móvil.

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La célula epidérmica especializada por excelencia es, sin duda, la

célula guarda.

Dos células guarda, que tienen esa forma “arriñonada”, constituyen un estoma.

La Conquista del Cielo Las células guarda son las únicas células de la epidermis que tienen cloroplastos (en la imagen se ven como granos verdes apretados que rodean al núcleo de la célula). Su función es controlar la apertura de un poro por el que se realiza el intercambio de dióxido de carbono y oxígeno, y por el que se vigila la pérdida de agua por evaporación.

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La diversidad de formas de los estomas es infinita, hay tantas como especies vegetales, incluidas los helechos y los musgos, lo que indica que los estomas aparecieron en los primeros linajes de plantas, hace cientos de millones de años. Es posible que haya una relación entre el número y tamaño de estomas, y la masa y área de la superfície de la hoja. Parece que cuanta más masa tenga la hoja, los estomas serán más grandes y más numerosos, pues deben regular el intercambio de gases de un mayor número de células. Sin embargo, cuanta más superfície tenga la hoja, debe haber menos estomas y más pequeños, para minimizar la pérdida de agua por evaporación.

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En estas dos fotografĂas, tomadas con un microscopio Ăłptico y con luz transmitida oblicua, se muestra el principal papel de las cĂŠlulas guarda: abrir o cerrar un poro en la superficie de la hoja. Arriba, estomas cerrados. Abajo: estomas abiertos.

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¿Y qué hay debajo de la “piel” de las hojas de las plantas?. Un tejido especializado en absorber la luz subyace, esperando la llegada de los fotones de luz para poder fabricar el alimento. Estas células están especializadas en realizar la fotosíntesis, por lo que se rellenan de unos orgánulos verdes llamados cloroplastos. Los cloroplastos son verdes porque están teñidos de un pigmento llamado clorofila. Pero, en realidad, el color verde es debido al magnesio que se esconde en el corazón de la clorofila. Éste elemento es utilizado para absorber la energía procedente de la luz y transformarla en energía química.

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Las diatomeas (arriba y abajo) son algas unicelulares que poseen cloroplastos con clorofila y otros pigmentos como los carotenos, que le otorgan ese color amarillento.

Spirogyra es una curiosa alga filamentosa cuyos cloroplastos se disponen formando una espiral, de ahí el nombre, como se aprecia en las fotos superior e inferior.

Parece ser que el origen de los cloroplastos está en un primigenio proceso de parasitismo o “endosimbiosis” por el cual cianobacterias libres, como las de esta fotografía, pudieron quedar atrapadas en el interior de células más grandes que aprovecharon su capacidad fotosintética para obtener alimento.

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Estas células son del parénquima en empalizada de una hoja. El nombre del tejido viene de la disposición de estas células alargadas como si estuvieran en una

valla

empalizada.

Esta

disposición les permite aprovechar la luz con una mayor eficiencia.

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Otras células de vital importancia para la planta son las especializadas en el transporte y conducción de la savia. En esta fotografía se ven células del floema, el tejido especializado en el transporte de la “savia elaborada”rica en nutrientes y otras sustancias de importancia como hormonas, toxinas, etc. Observe el lector las punteaduras de las células, son diminutos poros con los que las células se comunican entre sí y a través de los cuales se transmite la savia de unas células a otras. Observe también la presencia de burbujas de aire. Se trata de un artefacto en la preparación de la fotografía, pero también muestra el principal peligro de las plantas: la embolia. Cuando un tallo es cortado, muchas células conductoras como ésta colapsan por embolia al entrar el aire. Durante un tiempo el tallo puede aguantar, porque si un conducto colapsa, los nutrientes pueden ser transportado por las células vecinas gracias a los poros que comunican unas células con otras. Ésta es la razón por las cuales las flores cortadas no duran demasiado tiempo y marchitan.

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Éstos, son traqueidas, tubos conductores de la “savia bruta”. Las células que forman estos tubos desarrollan curiosas estructuras en sus paredes, tales como anillos, redes o, incluso, “muelles”. Estas formaciones confieren rigidez y elasticidad a los tejidos al tiempo que favorecen la subida del agua desde las raíces hasta lo alto de las hojas. Abajo: una ramificación, donde se aprecia la distribución de las traqueidas.