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domingo, 29 de octubre de 2017

Anatomía de los primeros árboles del mundo

Reconstrución artítica de un bosque de cladoxilópsidos del Devónico. Fuente.
Imagina un mundo sin árboles, y luego intenta pensar en los cambios que tendrían que ocurrir para que los primeros árboles evolucionen a partir de las pequeñas plantas primitivas que les precedieron. Se estima que toda esta transición ocurrió hace 390-380 millones de años, en el Devónico Medio.
Un equipo de investigadores chinos del Instituto de Nanjing de Geología y Paleontología ha descubierto varios fósiles perfectamente conservados de los primeros árboles del mundo, los cladoxilópsidos, en una remota región de China. Incluidos en una clase propia, Cladoxylopsida, estos pteridófitos precursores de los actuales helechos y equisetos, que vivieron hace entre 393 millones y 372 millones de años, alcanzaban hasta 12 metros de altura y poseían troncos esbeltos coronados por un penacho de ramas erectas que los asemejaban vagamente a las palmeras modernas. Pero la mayor sorpresa es cómo lograron crecer hasta adoptar el porte arbóreo.
Los árboles actuales crecen en grosor de un modo relativamente simple. El tronco es un solo eje cilíndrico formado por cientos de fibras leñosas huecas que conforman un anillo, el xilema, encargado de conducir el agua desde las raíces hasta las ramas y las hojas. El nuevo xilema crece en anillos en la periferia del tronco justo debajo de la corteza, agregando cada año circunferencias para que el árbol pueda crecer. De esta forma, se originan los característicos anillos de crecimiento que parecen en las secciones transversales de los troncos de los árboles.
Sin embargo, no es así como crecieron los antiguos cladoxilópsidos. A pesar de que estos fósiles se encontraron por primera vez en la década de 1850, la interpretación de su anatomía ha sido muy confusa durante décadas. Pero durante la década de 2000 se tuvieron grandes éxitos en la reconstrucción de cladoxilópsidos devónicos, que culminó en una serie de descubrimientos extraordinarios de árboles completos o casi completos en Escocia, Gilboa, Nueva York y Alemania.
Dos especímenes descubiertos en un desierto en la provincia noroccidental china de Xinjiang en 2012 aparecieron notablemente bien conservados. Eso se debe a que se sometieron a un proceso en el que la sílice, probablemente emitida por un volcán cercano, saturó el árbol y salvaguardó la forma de la estructura interna de la madera a medida que se descomponía, preservando su estructura celular tridimensional.
Las piezas fosilizadas de la base de un árbol de 374 millones de años revelan un núcleo hueco rodeado de numerosos haces de fibras leñosas lde xilema (las manchas negras más grandes), con tejido blando (en gris) en medio. Los puntos negros más pequeños son raíces. Fuente.
Los fósiles revelan que, a diferencia de los árboles modernos con un solo cilindro, los cladoxilópsidos tenían columnas de xilema múltiples espaciadas alrededor del perímetro de un tronco hueco. Una red de fibras entrecruzadas conectaba el xilema vertical extendiéndose por un tejido parenquimático blando que llenaba los espacios entre todos esos filamentos. El crecimiento se lograba añadiendo anillos alrededor de cada una de las columnas de xilema, mientras que el volumen creciente de parénquima obligaba a los filamentos a expandirse.
Ese crecimiento en grosor expandía la circunferencia del tronco y permitía un árbol más alto, pero también dividía el esqueleto del xilema del árbol, lo que requería que el árbol se autorreparara continuamente. El peso del árbol hacía que el tejido en la base del tronco estuviera abultado. En el más grande de los dos troncos fósiles, por encima del abultamiento, el xilema y el tejido blando ocupaban un anillo de unos 50 centímetros de diámetro y 5 centímetros de grosor, al tiempo que unas raíces externas formaban el resto del tronco del árbol que tenía unos 70 centímetros de diámetro.
Esta estrategia de crecimiento no se ha visto en ningún otro árbol en la historia de la Tierra, dice Xu Hong-He, un paleontólogo del Instituto de Nanjing en China que descubrió los troncos de los árboles fosilizados y primer firmante del artículo publicado el pasado 24 de octubre en la revista PNAS en el que se da cuenta del descubrimiento. No obstante, este modo de crecimiento indeterminado, a pesar de tener algunas características únicas, se asemeja al crecimiento secundario en grosor de algunas monocotiledóneas como las palmáceas.
Los cladoxilópsidos son particularmente importantes porque dominaron la Tierra durante el Devónico (hace entre 419 y 358 millones de años). Formaron los primeros bosques y jugaron un papel clave en la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera. También agregaron oxígeno a la atmósfera, afectando el clima e influyendo en las condiciones que fomentaron la aparición de otras formas de vida. A pesar de su papel crítico inicial en la evolución de la vida en la Tierra, no tienen descendientes modernos. Desaparecieron al final del período Devónico, tal vez porque quedaron a la sombra de árboles más altos y robustos, o porque las cambiantes condiciones ambientales pudieron haber favorecido a Archaeopteris, los antepasados de los árboles modernos que aparecieron hace 385 millones de años.
El nuevo estudio es un paso importante para resolver varios de los misterios sobre la Tierra primitiva, porque para comprender el papel de los cladoxilopsidos en el pasado de nuestro planeta, es esencial saber cómo estaban construidos. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca