5.2.4. El reconocimiento del parentesco

Parentesco: las raíces. Las plantas pueden reconocer centenares de moléculas químicas y saber si son propias, de la misma especie o ajenas. Son capaces de detectar el parentesco, lo que les permite decidir si colaborar con propios o litigar con ajenos. /// Cuando se trabajó con la hierba Oruga de Mar (Cakile maritima) se encontró que las plantas hermanas en la misma maceta crecieron con moderación y las raíces compartían los recursos. Ocurrió lo opuesto con plantas no relacionadas. En los estudios en las costas de lagos naturales se encontró una situación similar. Se concluyó que la señalización química es subterránea y, como no forman redes de micorrizas, las señales están en los exudados. Es algo que está dentro del cóctel de compuestos solubles que incluye fenoles, flavonoides, azúcares, ácidos orgánicos, aminoácidos y proteínas. /// En un estudio se midió la respuesta a dos señales relacionadas con la competencia: la calidad de la luz (presencia de vecinos aéreos) y de raíces vecinas. En las plantas bajo escrutinio (Impatiens pallida) con parientes cercanos no se modificó la asignación de recursos a las raíces y hojas, y se aumentó la longitud y ramificación del tallo. Esto se interpretó como una cooperación al intentar adquirir los recursos sin producir más sombra. Pero con vecinos extraños, crecieron más las hojas en relación con los tallos y raíces. Lo que se interpreta como una respuesta competitiva y egoísta. Esta conducta solo se observó cuando los vecinos tienen contacto mediante las raíces. /// En otros casos (género Ambrosia) se encontró que las plantas cultivadas entre parientes desarrollan redes de hongos más grandes. Esto facilita el intercambio (nutrientes) y la protección. El caso de Arabidopsis. /// Un estudio trabajó con Arabidopsis recogidas en campo para evitar las plantas emparentadas del laboratorio. Se expusieron a medios líquidos que contenían las secreciones de las raíces (exudados) propias, de hermanas y extrañas. Se midió la longitud de la raíz lateral más larga y de la primera estructura foliar. Las plantas expuestas a exudados extraños tuvieron una mayor formación de raíz lateral. Cuando las plantas hermanas crecieron juntas, sus hojas se tocaban y entrelazaban. Cuando crecieron con extrañas se ponían rígidas y evitaban tocarse. /// En un estudio se cultivaron semillas de Arabidopsis en placas de Petri y tubos de ensayo con agar (un medio de cultivo gelatinoso). Se colocaron dos plantas cercanas en la misma placa de Petri y se hicieron cortes en una hoja para simular el ataque de insectos. Al día siguiente, las raíces en la planta vecina se habían vuelto más largas y robustas, con más raíces laterales que sobresalían de la raíz primaria. Es probable que sea una reacción a los compuestos volátiles COV y que extienda las raíces para obtener más nutrientes y fortalecer sus defensas. Se midió un aumento de auxina en las plantas ilesas vecinas y de un transportador de malato (ALMT-1) que atrae microbios beneficiosos para el suelo (Bacillus subtilis). /// En otro estudio con Arabidopsis se evaluó la biomasa acumulada. Se encontró que la productividad aumenta en las macetas con mezclas de diferentes plantas cruzadas. La ganancia de rendimiento en comunidades mixtas se justificó por la composición genética de los cruces. Se observó que las pequeñas diferencias genéticas eran suficientes para aumentar su rendimiento combinado.

Parentesco: las hojas. /// Se sabe que las plantas Arabidopsis cambian la disposición de sus hojas en presencia de vecinos emparentados. Un estudio encontró que la luz reflejada en los vecinos permite cambiar la orientación de las hojas, de forma que reduce la sombra. En plantas familiares tienden a brotar hojas a la misma altura, rebotando más luz en las hojas de los demás. /// Un estudio trabajó en invernadero con una hierba invasora (Centaurea maculosa) emparejada con una especie nativa (Festuca idahoensis). Se les aplicó una fitohormona (jasmonato de metilo) que es un gas que se difunde por los estomas y se convierte en ácido jasmónico que es soluble en agua. Este ácido se une a un receptor en las células de las plantas vecinas y desencadena una respuesta de defensa en las hojas. Se observó que cuando se juntaban plantas de la misma especie, se producían más compuestos defensivos (fenólicos). En cambio, cuando se juntaban plantas de las diferentes especies se asignaron más recursos al crecimiento. /// En otro estudio de campo se encontró que el aumento de la carga de herbívoros aumentaba la densidad de plantas de la misma especie. Tal discriminación tiene sentido. En un ambiente natural los densos racimos de una sola especie tienden a atraer a mayor cantidad de insectos. Así que cooperar con otras plantas ayuda a aumentar la reproducción. Sin embargo, rodeado de otras hierbas, una mejor estrategia sería delegar la defensa a sus vecinos y concentrarse en un crecimiento agresivo.

Parentesco: las flores. Existe una relación entre los entornos sociales (densidad y relación genética) y la asignación de recursos (compartir polinizadores, patrones de apareamiento y aptitud de la planta). La aptitud de la planta se refleja en la capacidad para reproducirse (floración, polinización y producción de semillas). Las plantas progresan mejor cuando están rodeadas de hermanos por lo que invierten más en flores. /// Un estudio trabajó con 700 plantas (género Brassicas) y midió la inversión en flores. Se comprobó que cambian la estrategia si están entre parientes o extraños. Con parientes producen muchas más flores. Otro estudio obtuvo un resultado similar con 770 plántulas de una hierba (Moricandia moricandioides). Parece que el contexto social tiene consecuencias para los fenotipos reproductivos de las plantas. Se interpreta como una actitud altruista al abandonar parte de su potencial de producción de semillas para invertirlo en flores.

El caso de las Artemisas. El reconocimiento entre plantas puede usarse en la agricultura para seleccionar los cultivos de compañía. El objetivo es que se beneficien de la vecindad para disuadir a las plagas, atraer polinizadores y mejorar la absorción de nutrientes. /// En un estudio se encontró que cuando se juntan dos plantas de Artemisa (Artemisa vulgaris), se desarrolla una defensa más fuerte si es un clon que si es un vecino no relacionado. Es probable que el mismo cóctel de químicos aumente la eficacia. Además, durante los meses siguientes los clones vecinos sufrieron menos daño de orugas, saltamontes y ciervos, comparados con los vecinos no relacionados. /// En otro estudio se cultivaron esquejes de Artemisa (Artemisia tridentata) en macetas individuales que se colocaron a 5 cm de otra planta de artemisa que crecía en el prado. Algunas eran las plantas progenitoras y otras no relacionadas. Luego se hicieron daños menores simulando herbívoros (saltamontes). Se encontró que al final de la temporada las plantas progenitoras enraizadas con un clon dañado cercano sufrieron un 42 % menos de daño. Se concluyó que las plantas pueden

responder con mayor fuerza a las señales volátiles COV liberadas por ellas mismas o de clones. El análisis de los compuestos volátiles reveló una gran variación de compuestos. Los compuestos alcanfor y tujona incentivan a las vecinas a producir sustancias tóxicas. Estos productos son hereditarios y pueden ser señales de reconocimiento de parentesco.

El parentesco y diversidad. Las especies de árboles similares compiten por los recursos con las mismas estrategias. Además, comparten las mismas plagas y enfermedades. /// Los estudios indican que en los bosques tropicales los vecinos no están emparentados y que este rechazo impide que alguna planta sea dominante. Se facilita así la diversidad y las especies raras. Un estudio analizó datos de 3 millones de árboles de 2.500 especies en 140.000 sitios de todos los biomas. (1) En los bosques jóvenes, los árboles están más dispersos y con baja competencia, dando lugar a especies de crecimiento rápido. (2) En los bosques maduros aumenta la densidad. Se incrementa la cantidad de árboles de crecimiento lento porque aprovechan mejor los recursos (minerales, agua y luz). (3) Los árboles evitan la competencia con los vecinos al usar recursos y estrategias distintas. Parecería que cualquier estrategia podría ser posible siempre que sea diferente a los árboles vecinos. Sin embargo, ciertos rasgos son más importantes en diferentes etapas de la sucesión forestal sean o no diferentes a los vecinos. /// Un estudio de cinco años trabajó con árboles emparentados (género Inga) en un territorio de 50 ha en Panamá. Se midieron cuatro aspectos de adquisición de recursos y cinco de defensas contra los herbívoros. Se encontró que los rasgos de adquisición de recursos no tenían efecto sobre la supervivencia. Lo importante eran los rasgos contra herbívoros: pelos diminutos, néctar que atrae hormigas y hojas con compuestos tóxicos. Como la mitad del peso de una hoja joven es veneno, cada especie de herbívoro solo puede comer hojas para las cuales tienen adaptaciones. Las plantas relacionadas tienen rasgos defensivos similares, y por lo tanto plagas similares. Las técnicas de espectrometría de masa permitieron aislar los compuestos dentro de las hojas. Pero solo el 4 % de los compuestos eran conocidos. Se pudo asociar compuestos con estructuras similares con funciones similares.

El valor de la diversidad. /// Durante 15 años se estudiaron 500 parcelas en Europa central con cantidades variables de especies de plantas, desde monocultivos hasta mezclas de 60 especies silvestres. Se examinaron los organismos del ecosistema (debajo y sobre el suelo), los ciclos de materiales (carbono, nitrógeno y nitrato), el ciclo del agua, etc. Se pudo concluir que los prados con mayor diversidad tuvieron mayor productividad y lograron un mejor almacenamiento de carbono. También la cantidad de insectos fue mayor y la polinización fue más frecuente. Los prados de mayor diversidad transportaron mejor el agua superficial al subsuelo y fueron más estables durante sequías o inundaciones.

El caso de Amazonas. /// La selva del Amazonas tiene cerca de 390.000 millones de árboles. El 50 % están concentrados en 227 especies y 182 especies retienen el 50 % de la cantidad de carbono total (100 GtC). Ninguna especie dominante está distribuida en todo el Amazonas; cada una domina una región o tipo de bosque (pantanos, bosques de tierras altas). En el otro extremo unas 6.000 especies tienen poblaciones con menos de 1.000 individuos y son tan raras que quizás nunca se encuentren. Se lo llama