El asteroide y las plantas

Lucas Gilbertson «Chicxulub» Obra abstracta que pretende simular el cráter causado por un asteroide

Lucas Gilbertson
«Chicxulub»

Chicxulub es un pueblo en la provincia de Yucatán, en México. Cerca de él hay un cráter gigantesco formado por un bólido que impactó justo al final del cretácico, hace 66 millones de años. El meteorito que cayó tenía entre 10 y 15 kilómetros de diámetro y generó una extinción en masa que acabó, entre muchos otros grupos, con los Tyrannosaurius rex y los demás dinosaurios no aviares. La devastación fue global, rápida, selectiva y brutal. Basándose en los fósiles marinos se calcula que el 75% de las especies se extinguieron. El meteorito liberó una energía equivalente a unos 240.000 millones de toneladas de TNT, mil millones de veces superior a las bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki. El impacto generó un gigantesco tsunami, un aumento de la radiación infrarroja, provocó lluvias ácidas y enormes incendios que al parecer acabaron con todos los bosques del planeta, pero su mayor  daño fue  al lanzar a la atmósfera enormes cantidades de polvo y humo que bloquearon la luz solar e impidieron la fotosíntesis durante un año, causando la muerte de la mayor parte de las plantas y tras ellas de los animales herbívoros y luego de los carnívoros.

En ese momento de caos y desolación, donde se calcula que murieron, por ejemplo, diez mil millones de dinosaurios, las plantas sobrevivieron mucho mejor que los animales. Se calcula que en torno al 80 % de las especies de animales desaparecieron en los difíciles tiempos que siguieron al impacto del meteoro y la formación del cráter de la muerte. En las plantas, en comparación, «solo» murió el 57 % de las especies. El impacto del meteorito de Chicxulub, el llamado suceso K/T, cambió la biosfera para siempre.

Hay dos factores principales que explicarían la mejor supervivencia de las plantas ante ese evento de extinción masiva. Por un lado, las plantas generan estructuras de resistencia y entran en una fase durmiente, las semillas, que les permite aguantar y superar una etapa de crisis. Tejido de una semilla de Silene stenophylla enterrada en el permafrost siberiano y de una antigüedad de 32.000 años ha sido revivido en el laboratorio y utilizado para generar nuevas plantas. La semilla más antigua que se ha conseguido germinar de forma natural y dar una planta madura procedía de una palmera datilera, fue encontrada en unas excavaciones en el palacio de Herodes el Grande en Masada (Israel) y tenía unos 2.000 años de antigüedad. Son cifras impensables en el registro animal.

El otro factor clave de la supervivencia de las plantas es menos conspicuo y menos conocido, pero es también de un enorme interés: la poliploidía. La mayoría de los animales tienen un dotación diploide de ADN en sus células, es decir, tenemos los cromosomas por pares (2n): uno, herencia de nuestro padre y el otro, herencia de nuestra madre. Solo las células reproductoras, espermatozoides y óvulos, tienen una dotación haploide (n), una copia de cada cromosoma, recuperándose el número cromosómico característico diploide, 46 en los humanos, al fusionarse los núcleos de los gametos y formar el nuevo organismo.

En ocasiones, el sistema falla y por ejemplo pueden entrar dos espermatozoides simultáneamente al mismo óvulo y tendríamos una célula triploide (3n), o una célula puede duplicar su ADN sin dividirse y convertirse en tetraploide (4n). Cuando algo de esto sucede en un embrión de mamífero el resultado es que no suele ser viable y muere. En los humanos, se considera que un 5% de los abortos espontáneos tienen tres o más juegos de cromosomas. Ello no obstante, se conoce un mamífero, la rata vizcacha roja que tiene una dotación de 4n (tetraploide) y en los animales vertebrados poiquilotermos (peces, anfibios y reptiles) y en distintos grupos de invertebrados (insectos y crustáceos) la poliploidía es más común y se han encontrado unos cuantos cientos de especies con tres o más juegos de cromosomas.

«Camomila» Ilustración de esta planta.

«Camomila»

Las especies poliploides pueden ser más grandes que sus homólogos normales (diploides) por lo que pueden tener interés comercial o de otro tipo. Una trucha triploide tiene problemas como su esterilidad, sus tres juegos de espermatozoides no se emparejan bien durante la reproducción pero a cambio, al no gastar energía en hacer espermatozoides u óvulos el tamaño de la trucha puede ser mucho mayor, para satisfacción de pescadores, piscicultores y pescaderos. Por tanto, parece que la poliploidía es rara en los animales aunque se piensa que ha jugado un papel importante en distintos momentos de la evolución.

En el mundo de las plantas, en cambio, la poliploidía es mucho más común. No está claro el porqué. Al ser la estructura de las plantas mucho más sencilla es posible que un cambio importante (una duplicación de tamaño por ejemplo) sea más fácil de asumir de forma viable en una margarita o una petunia que en cualquier animal. La poliploidía en las plantas no solo parece inocua sino que actúa mediante selección natural como instrumento de especiación; es decir, permite que surjan nuevas especies. Afecta a más de la mitad de las antofitas, las plantas con flores, al 99% de los helechos y al 80% de la familia de las gramíneas, donde están las tres principales cosechas de la Humanidad, el trigo, el maíz y el arroz. Otras plantas de interés comercial como la cebada, el centeno, la caña de azúcar, el algodón, la soja, la patata, el boniato, la platanera, la fresa o el manzano tienen también una dotación cromosómica múltiple. Es muy posible que los hombres, desde el comienzo de la agricultura hayan hecho sin saberlo una selección artificial de las variedades poliploides simplemente porque eran más grandes, algo que es siempre interesante si producen algo que te vas a comer. Las plantas que tienen varias copias de todos los cromosomas suelen ser de mayor tamaño pero tienen la misma forma y proporciones. Sin embargo, cuando tienen aneuploidías, un número de copias irregular, son desproporcionadas, con morfologías anómalas en algunos órganos.

La poliploidía se puede conseguir por la producción de gametos diploides, pero es mucho más común por el cruce accidental entre dos especies próximas. En general eso produce una descendencia estéril ya que los cromosomas no se pueden emparejar bien durante la meiosis pero si, por casualidad, esta planta duplica su genoma, la fertilidad se recupera al poder aparear cromosomas similares y al mismo tiempo se genera un organismo tetraploide y una nueva especie. Estos nuevos individuos tienen copias supernumerarias del mismo gen lo que tiene ventajas: no pasa nada si dos copias son recesivas generando una mutación letal porque hay más copias y el exceso de copias permite generar  variabilidad, que a su vez genera diversidad que a su vez permite aprovechar nuevos nichos y aumentar su adaptabilidad a los cambios medioambientales.

«Chesapeake Strawberry» Ilustración de 1912

«Chesapeake Strawberry»
Ilustración de 1912

Un buen ejemplo es el trigo. Dos de las principales variedades de este cereal que se cultivan en la actualidad son el resultado de la formación de un genoma duplicado híbrido y una cuadruplicación de las gramíneas salvajes de las que derivan las especies agrícolas actuales. La especie original ancestral tiene 14 cromosomas. Los agricultores cultivan trigo duro tetraploide con 28 cromosomas, muy usado para la fabricación de pasta, y trigo común del pan hexaploide con 42 cromosomas, que forma redes de proteínas que hacen un pan esponjoso y ligero.

En el suceso K/T, el evento de destrucción masiva causado por el asteroide de Chicxulub, las plantas que habían multiplicado su genoma, las poliploides, se adaptaron mejor y sobrevivieron más. Quizá ese grupo de cromosomas de más les había proporcionado material de partida para que muchos genes estuvieran mutados –quedando el otro set de reserva y garantizando un funcionamiento correcto y con él la supervivencia del individuo– generando nuevas proteínas con nuevas funciones, teniendo mayor variabilidad y adaptabilidad. La poliploidía fue una buena estrategia de supervivencia para las plantas, una opción que los animales no pudieron aprovechar.

Referencias:


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