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Plantas con Flores: Claves para la Evolución de la Tierra y Para el Bienestar Humano

Pamela Soltis

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Las Angiospermas, o plantas con flores, son importantes debido a que:

  • ellas proveen claves sobre la historia evolucionaria de nuestro planeta;
  • proveen fuentes de alimento, medicina y albergue para los seres humanos; y
  • sirven de alimento y hábitat para muchos organismos.

March 2006


Mediante el estudio de la genética floral, podemos llegar a entender el origen de una flor. Foto: Oksana Hlodan.

Las plantas con flores están en todas partes, dando comida y albergue.

¿Por qué son las Angiospermas o plantas con flores importantes en la evolución de nuestro planeta?

Soltis: Actualmente, las angiospermas son el grupo más grande y más importante de plantas desde el punto de vista ecológico. Ellas habitan toda clase de ambientes. Ellas forman la mayoría de los componentes de muchos tipos de hábitat diferentes, tales como pastizales (todas las gramíneas son plantas con flores), la mayoría de los bosques, con la excepción de los bosques boreales, y la mayoría de los hábitats terrestres en el planeta. Ellas proveen alimento y albergue a los organismos que viven en estos hábitats. En una forma más personal a los seres humanos, ellas proveen la mayoría de nuestros alimentos y, en ciertas áreas, muchos de los materiales que usamos para nuestros albergues.

Sus investigaciones están basadas en la idea que la mayoría de las plantas, así como algunas otras especies, se han originado más de una vez. ¿Cómo llegó usted a esta idea?

Muchas angiospermas tienen más de dos grupos de cromosomas.

Soltis: Existe un mecanismo de especiación llamado poliploidía que es muy prominente en las plantas con flores. [Las células u organismos poliploides poseen uno o más juegos completos de cromosomas.] La poliploidía está comenzando a ser reconocida como un proceso evolucionario importante en varios grupos de organismos además de en las plantas. De hecho, la mayoría de los científicos ahora cree que los vertebrados son antiguos poliploides. Este proceso que ocurre en muchos grupos diferentes de organismos ha sido perfeccionado de cierta manera en las plantas con flores, o por lo menos, es muy común en ellas.

Estudios moleculares muestran que algunos poliploides se originaron más de una vez.

Las técnicas moleculares nos han permitido determinar que muchas especies de plantas con flores han tenido orígenes múltiples. Por ejemplo, una especie poliploide es aquella que ha pasado por un evento de duplicación de su genoma. Típicamente, estas especies poliploide se han originado por hibridización de dos especies, lo cual quiere decir que dos especies madre han dado origen a una simple especie poliploide derivada. Esa especie poliploide derivada tendría los marcadores genéticos combinados de ambas especies originales. A través de estudios moleculares hemos podido determinar que diferentes poblaciones de la misma especie poliploide poseen diferentes marcadores genéticos que corresponden a especies originales de un área en particular. Esto nos permite inferir que las especies poliploides se han originado varias veces en localidades diferentes a partir de especies originales genéticamente diferentes. Si extrapolamos lo que hemos visto en una escala local, como por ejemplo, en el Pacífico Noroeste donde hemos llevado a cabo mucha investigación, es posible decir que la mitad o más de las especies de plantas que se han originado por medio de este mecanismo también pueden haber tenido orígenes múltiples. Esto nos dice que de hecho, puede haber mucha más diversidad genética en las especies poliploides que lo que han pensado algunos de nuestros ancestros botánicos. Por un tiempo, la poloploidía fue considerada como una calle ciega evolucionaria. Ahora sabemos que existen maneras de tener mucha diversidad genética en una especie poliploide.

Usted y su esposo Douglas son investigadores principales del Proyecto del Genoma Florístico. ¿Qué esperan ustedes lograr con este proyecto?

Los científicos están tratando de descubrir la genética de angiospermas antiguos.

Soltis: Este es un proyecto muy entretenido que es una colaboración con otros investigadores de la Universidad de la Florida y con colegas de las Universidades de Cornell y de Penn State. También tenemos varios colaboradores en Europa. Esperamos entender la arquitectura genética de la flor. Quiero decir con esto que queremos saber cuales son los juegos de genes más importantes que controlan la formación de las flores. Las flores son un elemento fundamental de las angiospermas o plantas con flores. Estudiando la genética de las flores en los linajes más antiguos de plantas angiospermas podremos quizás entender y descubrir el origen de la flor. Esta ha sido una pregunta extremadamente importante e interesante por mucho tiempo.

El proyecto “Deep Time” (“Tiempo Profundo”) también es uno de sus proyectos. ¿Cuál es el propósito de este proyecto?

Existe una red de profesionales que comparten ideas e investigación.

Soltis: El Proyecto Tiempo Profundo es un tipo de estudio que la Fundación Nacional para la Ciencia llama una red de coordinación de investigación. Está diseñado para atraer a investigadores en varias áreas diferentes, en nuestro caso paleobotánicos y sistematistas en angiospermas, para discutir áreas de traslape y diferencias y para desarrollar nuevas formas de estudiar cómo evolucionaron las plantas con flores. Por mucho tiempo los paleobotánicos han trabajado en su propia dirección, más o menos ignorando lo que se ha estado haciendo en la sistemática molecular y los sistemáticos moleculares y los morfólogos han tenido la tendencia, por lo general, de ignorar a la paleobotánica. Nos pareció un buen momento de juntar a los árboles filogenéticos y las reconstrucciones de las historias evolucionarias que se han llevado a cabo en la última década con el registro fósil. Junto con David Dilcher y mi esposo, quienes también trabajan en la Universidad de la Florida, y con Patrick Herendeen de la Universidad de George Washington, hemos desarrollado esta red de paleobotánicos, phylogeneticistas y morfólogos. Nos reunimos una o dos veces al año, auspiciamos simposios, llevamos a cabo talleres y ofrecemos oportunidades de entrenamiento para estudiantes de pregrado y de postgrado. Todo esto con la idea de desarrollar nuevas formas de coordinar la investigación y las actividades. El resultado de juntar a estos grupos ha sido una cantidad de colaboraciones, simposios y artículos científicos. Es una excelente idea.

¿Cómo es que sin las angiospermas no tendríamos algodón o aspirina?

Las angiospermas nos dan medicinas y otros compuestos valiosos.

Soltis: El algodón es una fibra derivada de las semillas de la planta de algodón. Existe un gran número de especies en el género del algodón que producen fibras que son usadas en la producción de telas de algodón. Las plantas del género del algodón son plantas con flores, dentro del grupo de los rósidos. Sin las plantas con flores no habrías camisetas o hisopos de algodón.

Lo mismo es cierto para la aspirina. La aspirina es un compuesto químico que se encuentra en los sauces, que son plantas con flores. Aunque es ahora producido sintéticamente, originalmente fue identificado durante el análisis de los sauces. Existen muchos compuestos y muchos productos derivados de unas 250,000 a 300,000 especies de plantas con flores que no tendríamos si ellas no existieran.

¿Por qué es vital para la investigación moderna el conocimiento de las relaciones evolucionarias?

El Taxol, utilizado para tratar el cáncer, viene de las plantas.

Soltis: La comprensión de la historia evolucionaria de grupos de plantas nos puede ayudar de muchas maneras. Muchas de nuestras medicinas y de otras substancias químicas han sido identificadas durante la observación de plantas relacionadas. Un ejemplo excelente, aunque no proviene de las plantas con flores sino de las gimnospermas, es el Taxol (paclitaxel), un derivado natural que está prometiendo mucho en el tratamiento del cáncer. El Taxol fue identificado en la corteza del tejo del Pacífico (Taxus brevifolia.) Los investigadores comenzaron a buscar otras fuentes de Taxol porque no era práctico obtener suficientes cantidades de Taxol del tejo del Pacífico. Ellos buscaron primero en las especies más cercanas. La información sobre la historia evolucionaria ciertamente nos puede ayudar en la bioprospección de medicinas y de otros compuestos importantes.

Parientes salvajes de los cultivos pueden ayudar a mejorar los productos de agricultura.

La agricultura es otro ejemplo importante de la aplicación y el uso de la información evolucionaria. Los parientes silvestres de nuestras plantas de cultivo y de nuestros animales domésticos, son las mejores fuentes para el mejoramiento de esos organismos. Si queremos mejorar a un cultivo y mejorar su resistencia a las enfermedades, lo primero que hacemos es investigar a sus parientes silvestres. Si no supiéramos como se relacionan las especies, sería muy difícil determinar donde empezar. Los biólogos agrícolas han estado estudiando este aspecto de las plantas por mucho tiempo.

¿Cómo ha sido perturbada la diversidad de las plantas por las actividades humanas?

La destrucción del hábitat es el culpable de muchas extinciones.

Soltis: El comportamiento de los humanos hacia el medio ambiente está causando muchos problemas. La destrucción de los hábitats, para mencionar uno de los problemas de una vez, ya ha causado muchas extinciones. Yo vivo en el estado de la Florida donde hay tanto desarrollo urbano como para amenazar seriamente a una cantidad de la biodiversidad natural del estado. La Florida es una de las 10 o 20 mayores áreas de biodiversidad del planeta, particularmente desde la parte norte del estado, cerca de las montañas, hacia el resto de la península. Existen muchas especies que se han extinguido recientemente o que se encuentran en declive como resultado de los cambios en el uso de la tierra.

En florida, solo quedan 5 poblaciones de una planta que fue próspera en el pasado.

Los miembros de nuestro laboratorio están estudiando a varias especies desde la perspectiva de la genética de la conservación. Varios de estos estudios están siendo llevados a cabo en la región del Lake Wales Ridge (Cresta del Lago Wales), en la zona central de la Florida. Esta área fue originalmente un tipo de hábitat de matorrales que fue usado para el desarrollo de plantaciones de naranja y que, más recientemente, está siendo convertido en campos de golf y en comunidades de jubilados. Como resultado, una especie de planta que en el mundo ocurre solamente en el Lakes Wales Ridge, ha sido reducida a unas 5 poblaciones solamente. Esta especie es unisexual, de manera que las plantas no pueden persistir si solo existe un solo sexo en la población. Estamos trabajando con los ecólogos tratando de desarrollar un método para remediar este problema.

La destrucción en el trópico resulta en plantas aisladas que no pueden reproducirse.

En una escala más grande, yo creo que esto está ocurriendo repetidamente. Existen muchas especies en una escala global cuyas poblaciones están muy restringidas, tanto así, que solo ocurren en una localidad limitada. Existen otras varias amenazas a gran escala, como por ejemplo, en los trópicos. La destrucción de grandes extensiones de regiones tropicales tiene un impacto enorme en la biología de los organismos que viven allí. Existe un gran volumen de investigaciones sobre la genética de los árboles tropicales y estas investigaciones sugieren que las poblaciones se están haciendo tan fragmentadas que el flujo de genes se ha cortado en lugares donde antes existía una población contigua. Los miembros de estas poblaciones se ven aislados y estos miembros aislados no pueden reproducirse más.

Cuando se pierde una especie, las especies que dependen de ella son afectadas.

También, las plantas sirven como hábitat para un sinnúmero de organismos, como en el ejemplo de la Florida central que ya mencioné. Cada vez que perdemos a una especie existe un efecto potencial en el resto del ecosistema. Nuestro conocimiento actual de cómo eran los ecosistemas es tan rudimentario que no sabemos necesariamente cual efecto la pérdida de una especie en particular puede tener. Sin embargo, sí tenemos predicciones de los que pueden ser los efectos últimos, y dependiendo del tipo de especie que se pierde en el ecosistema, estos efectos pueden ser muy grandes.

La Dr. Pamela Soltis es curadora del Laboratorio de Sistemática Molecular y Genética Evolucionaria en la Universidad de la Florida, en Gainesville. Sus intereses de investigación incluyen la sistemática molecular de las angiospermas, la evolución morfológica y molecular de la flor, la evolución poliploide y sus consecuencias, la phylogeografía comparativa y la genética de la conservación de especies plantas raras. Ella fue participante integral en el desarrollo del popular sitio Web Tree of Life (Árbol del a Vida), tolwebb.org. Soltis fue entrevistada durante el simposio de AISS “Evolución y Medio Ambiente” durante la Convención Anual de NABT (Organización Nacional de Educadores en Biología) en 2005. http://www.flmnh.ufl.edu/directory/cvs/psoltis_cv.htm

Plantas con Flores: Claves para la Evolución de la Tierra y Para el Bienestar Humano

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