Páginas vistas en total

sábado, 17 de septiembre de 2016

La estricnina y el abominable misterio de las plantas con flores

Strychnos nux-vomica
La división de las Angiospermas, o plantas con flores, comprende aquellas especies cuyos óvulos están encerrados dentro de un recipiente llamado ovario. No sólo es el grupo vegetal más diversificado del planeta, con al menos 260.000 especies, sino también uno de los más misteriosos. Aparentemente surgieron de la nada hace unos 100 millones de años y, aunque deberían haber evolucionado a partir de las gimnospermas, hasta la fecha no se han encontrado formas intermedias. Como el registro fósil de las angiospermas es muy incompleto, el hallazgo de una flor completa hace 15 millones de años que permanece intacta es una noticia impresionante.

Desde los tiempos de Darwin la súbita a aparición en el registro fósil de las angiospermas, las plantas con flores, ha supuesto un quebradero de cabeza para los investigadores. En una carta mandada a Joseph Hooker en1879, Charles Darwin se quejaba de que las plantas con flores aparecían repentinamente en el registro fósil, para diversificarse a continuación muy rápidamente. Un rompecabezas que el naturalista no dudaba en calificar de “abominable misterio".

A pesar de que varias generaciones de botánicos han interpretado el “abominable misterio” de Darwin como una metáfora para entender la historia evolutiva de las angiospermas, la evidencia sugiere que Darwin se negó a aceptar que la evolución de las angiospermas hubiera podido ser rápida y potencialmente saltacional [1], lo que pudiera ser usado como argumento a favor de la agenda creacionista dominante de la época. El repentino origen y la rápida diversificación de las angiospermas colocó a Darwin en una posición realmente incómoda, ya que las ideas que planteó en El origen de las especies se centraban en la propuesta de que las innovaciones biológicas (cambios o adaptaciones) ocurren de forma gradual (acumulación de pequeños cambios); por ello, la diversificación de las especies también ocurre de forma gradual. La fascinación y frustración de Darwin con el épico conjunto de eventos evolutivos asociados con el origen y rápida radiación de las plantas con flores es ya legendaria.

Darwin fue pionero en el estudio de las flores de las angiospermas y de su historia natural o funcionamiento, pero en su época se tenía un registro fósil poco conocido de las especies de angiospermas presentes en el Cretácico medio. Por ello, Darwin especulaba que la aparición repentina de esas plantas reflejaba su origen en un lugar remoto, es decir, una isla perdida o un continente aislado en el que las plantas estuvieron sujetas a sus propios cambios geográficos y tuvieron éxito al escapar de la extinción masiva de finales del Cretácico; según esa especulación de Darwin, carente de datos que la avalaran, las angiospermas salieron de su refugio, se extendieron rápidamente por un mundo en el que la competencia había perdido vigor debido a la extinción de las gimnospermas y, al adaptarse a los nuevos nichos ecológicos, se diversificaron.

La especulación de Darwin se debía a que el registro fósil de las angiospermas conocido en 1870 era fundamentalmente incompleto. Y las cosas siguen igual si se compara la riqueza del registro fósil en lo que se refiere a los animales y la escasez en lo que respecta a las plantas. Las angiospermas fosilizan mal y los fósiles animales han fascinado a los investigadores desde los albores de la Paleontología, que dejaron a los fósiles de plantas como un objetivo de segunda importancia en sus investigaciones. De hecho, los grandes avances recientes en la reconstrucción del origen y la evolución de las angiospermas se basan fundamentalmente en análisis genéticos y de biología molecular.

La flor fosilizada de la nueva especie Strychnos electri en la pieza de ámbar del Terciario medio. La flor mide menos de 20 mm y es el primer hallazgo de una especie de las Asteridae del Nuevo Mundo preservada en ámbar. © George Poinar.
Como el registro fósil de las angiospermas es tan incompleto, el impresionante hallazgo de una flor completa hace millones de años que permanece intacta es una gran noticia. Hace unos 30 años, el profesor George Poinar, de Oregon State University, recogió durante un trabajo de campo en la República Dominicana unos 500 fósiles, la mayoría de ellos de insectos. Poinar, autor de un conocido texto, Life in Amber (Stanford University Press, 1992), es un reconocido entomólogo, así que la prioridad de esas muestras se la dio a sus pequeños animalitos. Décadas después, agotadas sus investigaciones sobre los insectos recolectados, prestó atención a dos flores fosilizadas.

Para su sorpresa descubrió que estas dos flores, de menos de 20 mm de longitud, estaban sorprendentemente enteras, como si se acabaran de caer del árbol, al contrario de lo que ocurre con la mayoría de los fósiles de plantas en ámbar que normalmente se presentan fragmentadas. Aunque no era su especialidad, Poinar investigó y llegó a la conclusión de se trataba de una nueva especie de planta, ya extinta, que florecía en el Terciario medio, hace entre 20 y 45 millones de años. También pensó que se trataba de una especie de Strychnos,  un género de arbustos tropicales conocidos por su veneno letal, la estricnina.

Hasta ahí pudo llegar, porque Strychnos es un género de taxonomía endiablada (hay descritas más de 500 especies), de modo que hizo lo que hacen otros muchos científicos cuando se tropiezan con el muro del desconocimiento: buscó a una especialista. En 2015, Poinar envió imágenes de alta resolución (algunas de ellas acompañan a esta entrada) a una especialista del género, la profesora Lena Struwe, de Rutgers University, la universidad estatal de New Jersey. La profesora Struwe comparó la estructura física de las flores con todas las especies de Strychnos conocidas. Miró cada espécimen de las especies del Nuevo Mundo, las fotografió y la midió para poder compararlas con las imágenes que le había enviado Poinar.

Flor de Strychnos electri, mostrando una corola tubular en cuyo extremo pueden verse las anteras y un largo estilo que sobrepasa la boca del tubo petaloideo. © George Poinar.
Llegó a la conclusión de que era una nueva especie a la que, en un artículo publicado el pasado mes de febrero en Nature Plants, denominaron Strychnos electri en alusión a "elektron", el nombre griego para ámbar, la resina fosilizada de árboles. Cuando la corteza los árboles es herida por rotura o debido a un ataque por coleópteros de la madera u otros insectos, producen la resina como una protección contra enfermedades e infecciones bacterianas o de hongos. Después de exudar al exterior, la resina se endurece por polimerización en el interior de rocas arcillosas o arenosas, algunas veces calizas, que se formaban en los deltas fluviales, generalmente con mucha materia orgánica asociada, y se han conservado en su interior durante millones de años. La composición del ámbar varía dependiendo del árbol del que proviene, aunque todos tienen terpenos o compuestos que son comunes en las resinas endurecidas.

Detalle de la foto anterior los pétalos, las anteras y la base del estilo.© George Poinar. 
En muchas ocasiones, la resina, al escurrir sobre la corteza de troncos y ramas, llegó a atrapar burbujas de aire, gotas de agua, partículas de polvo o pequeños seres vivos como plantas, insectos, gusanos y hasta lagartijas, ranas y escorpiones, que quedan preservados como inclusiones fósiles deshidratadas, pero sin el encogimiento que normalmente causan las deshidrataciones, de manera que se conservan de tal forma que la estructura celular y hasta fragmentos de ADN resisten el paso del tiempo. Esas inclusiones ofrecen una gran cantidad de información de suma importancia para la Ciencia, porque permite acceder al conocimiento de la vida hace millones de años y descubrir especies ya desaparecidas. Existen muestras de ámbar tan perfectas desde el punto de vista paleoambiental, que permiten que los científicos reconstruyan un modelo de un ecosistema ya extinto.

El nuevo descubrimiento es considerado como una aportación de gran importancia para el estudio de las Asteridae, la subclase a la que pertenece el género Strychnos, de la que se tiene poca información paleontológica. Para los animales que existieron en el Cretácico superior, lo más probable es que S. electri no fuera un bocado apetitoso, porque casi todas las especies del género Strychnos son de alguna forma tóxicas y cada especie cuenta con su propio alcaloide con distintos efectos. Algunas son más tóxicas que otras, y puede ser que a estas últimas hayan superado la extinción debido al veneno que les servía como defensa contra herbívoros.




[1] En biología, se denomina saltación (del latín, saltus) a un cambio repentino y de gran magnitud producido entre una generación y la siguiente. Se denomina saltacionismo a la hipótesis que, en teoría evolutiva, se enfrenta al gradualismo darwinista y propone la saltación como mecanismo de especiación. Según el gradualismo el cambio ocurre, o debe ocurrir, lentamente en forma de pasos graduales o, lo que es lo mismo, sostiene que los cambios profundos son resultado del producto acumulado de procesos lentos pero continuos.