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Las plantas evolucionaron en dos pulsos separados 250 millones de años

Las plantas terrestres experimentaron una gran diversificación en dos explosiones dramáticas, separadas por 250 millones de años, en lugar de evolucionar gradualmente.

Según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Stanford, el primer periodo ocurrió temprano en la historia de las plantas, dando lugar al desarrollo de semillas, y el segundo tuvo lugar durante la diversificación de las plantas con flores.

La investigación, publicada en Science, utiliza una métrica novedosa pero simple para clasificar la complejidad de las plantas en función de la disposición y el número de partes básicas en sus estructuras reproductivas. Si bien los científicos han asumido durante mucho tiempo que las plantas se volvieron más complejas con la llegada de semillas y flores, los nuevos hallazgos, publicados en Science, ofrecen información sobre el momento y la magnitud de esos cambios.

«Lo más sorprendente es este tipo de estasis, esta meseta en complejidad después de la evolución inicial de las semillas y luego el cambio total que ocurrió cuando las plantas con flores comenzaron a diversificarse», dijo el autor principal del estudio, Andrew Leslie, profesor asistente de ciencias geológicas en Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente (Stanford Earth). «Las estructuras reproductivas se ven diferentes en todas estas plantas, pero todas tienen aproximadamente el mismo número de partes durante esa estasis».

Las flores son más diversas que cualquier otro grupo de plantas, producen colores, olores y formas que nutren a los animales y deleitan los sentidos. También son intrincados: pétalos, anteras y pistilos se entrelazan en arreglos precisos para atraer a los polinizadores y engañarlos para que esparzan el polen de una flor a otra.

Esta complejidad hace que sea difícil para los científicos comparar plantas con flores con plantas con sistemas reproductivos más simples, como helechos o algunas coníferas. Como resultado, los botánicos se han centrado durante mucho tiempo en las características dentro de los grupos familiares y, por lo general, estudian la evolución en las plantas que no florecen por separado de sus parientes con flores más intrincados.

Leslie y sus coautores superaron estas diferencias al diseñar un sistema que clasifica el número de diferentes tipos de partes en las estructuras reproductivas basándose únicamente en la observación. Cada especie se puntuó de acuerdo con la cantidad de tipos de partes que tiene y el grado en que exhibió agrupamiento de esas partes. Clasificaron alrededor de 1.300 especies de plantas terrestres desde hace unos 420 millones de años hasta el presente.

«Esto cuenta una historia bastante simple sobre la evolución reproductiva de las plantas en términos de forma y función: cuantas más funciones tienen las plantas y cuanto más específicas son, más partes tienen», dijo Leslie. «Es una forma útil de pensar en los cambios a gran escala que abarcan toda la historia de la planta».

Cuando las plantas terrestres se diversificaron por primera vez a principios del Devónico hace unos 420 millones a 360 millones de años, la Tierra era un mundo más cálido sin árboles ni animales vertebrados terrestres. Arácnidos como escorpiones y ácaros vagaban por la tierra entre plantas pequeñas y irregulares, y el organismo terrestre más alto era un hongo de 20 pies que se asemejaba al tronco de un árbol. Después del Devónico, se produjeron grandes cambios en el reino animal: los animales terrestres evolucionaron para tener grandes tamaños corporales y dietas más variadas, los insectos se diversificaron, aparecieron los dinosaurios, pero las plantas no vieron un cambio importante en la complejidad reproductiva hasta que desarrollaron flores.

«La polinización de insectos y la dispersión de semillas de animales pueden haber aparecido ya hace 300 millones de años, pero no es hasta los últimos 100 millones de años que estas interacciones realmente intrincadas con los polinizadores están impulsando esta súper alta complejidad en las plantas con flores», dijo Leslie. «Hubo un período de tiempo tan largo en el que las plantas podrían haber interactuado con los insectos de la forma en que lo hacen ahora las plantas con flores, pero no con el mismo grado de complejidad».

En el Cretácico Superior, hace unos 100 a 66 millones de años, la Tierra se parecía más al planeta que conocemos hoy, un poco como el Parque Nacional de Yosemite sin los árboles y arbustos en flor. El segundo estallido de complejidad fue más dramático que el primero, enfatizando la naturaleza única de las plantas con flores, según Leslie. Ese período dio lugar a plantas como la pasiflora, que puede tener 20 tipos diferentes de partes, más del doble del número que se encuentra en las plantas que no florecen.

Los investigadores clasificaron 472 especies vivas, parte de las cuales Leslie realizó en y alrededor del campus de Stanford simplemente separando plantas locales y contando sus órganos reproductivos. El análisis incluye plantas vasculares terrestres, todo excepto musgos y algunas plantas tempranas que carecen de tejido de soporte para conducir agua y minerales.

«Una cosa que argumentamos en este documento es que esta clasificación simplemente refleja su diversidad funcional», dijo Leslie. «Básicamente dividieron su trabajo para ser más eficientes en hacer lo que tenían que hacer».