Hace 500 millones de años, las primeras plantas terrestres echaron raíces, sujetándose fuerte al suelo, dispuestas a conquistar la Tierra. No eran aún como las que vemos hoy en día, y un recuerdo de su pasado son las hepaticofitas, plantas que no desarrollaron raíces.
¿Cómo el tejido vegetal no vascularizado se convirtió en uno vascular y complejo?, es una pregunta que los científicos han intentado responder por más de cien años.
Al parecer finalmente tenemos una respuesta. Los especialistas creen que la evolución favoreció los sistemas complejos porque tienen una mayor tolerancia a la sequía. En el nuevo estudio, publicado en Science, los investigadores concluyen que la falta de agua podría ser lo primero que dio forma al interior de las plantas.
La conquista de la tierra firme
El sistema vascular de las plantas es como el nuestro, con «venas» y «arterias» que transportan nutrientes y oxígeno a todas las células, pero bajo el nombre de «xilema» y «floema». Podemos ver estas «tuberías» en una rama de apio por ejemplo, empleando agua y colorantes; un experimento sencillo que muchos realizaron en la escuela.
Las primeras plantas terrestres no tenían este tipo de tejido especializado, y un recuerdo de ese pasado permanece en las hapaticofitas, plantas no vasculares limitadas a vivir en ambientes muy húmedos.
A medida que las plantas comenzaron a adentrarse hacia áreas más áridas, necesitaron nuevas formas de capturar agua, luz y nutrientes. Pero también, necesitaban protegerse de la evaporación y la deshidratación. Así aparecieron las ramas y raíces, estructuras que debieron superar nuevos desafíos.
Durante la sequía, las plantas pueden secarse fácilmente, produciendo una burbuja de vapor, una especie de embolia, que bloquea el flujo de agua a través de las raíces.
En un sistema vascular simple y primitivo, una burbuja de aire dentro de una planta puede propagarse fácilmente a otros canales, creando un bloqueo contra más agua y nutrientes. El resultado desencadena la muerte del tejido o de toda la planta.
Embolia vegetal
Al modelar los diversos sistemas vasculares de algunas plantas modernas y extintas conservadas en el registro fósil, los investigadores han demostrado que un patrón vascular más elaborado puede bloquear las burbujas de aire.
Esto sucede cuando los canales que forman el sistema vascular de una planta se separan en patrones. Así, las simulaciones muestran que las burbujas de aire tienen menos tejidos aledaños a los que propagarse, tal como se ilustra en la siguiente animación:
«La planta, al desviarse de ese sistema vascular cilíndrico [izquierda], obtiene una recompensa en términos de su capacidad para sobrevivir a la sequía», explica el fisiólogo de plantas Craig Brodersen de la Escuela de Medio Ambiente de Yale. «Y si esa recompensa está constantemente allí, entonces obligará a las plantas a alejarse del antiguo sistema hacia formas más complejas.»
Con estos hallazgos, los investigadores pueden concluir que la sequía es una presión de selección «teóricamente sólida» para el sistema vascular de las plantas.
«Al hacer estos pequeños cambios, las plantas resolvieron este problema que tenían que resolver muy temprano en la historia de la Tierra, de lo contrario, los bosques que vemos hoy simplemente no existirían«.