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jueves, 30 de agosto de 2018

El trampantojo de la evolución


Aloe microstigma

En la urbanización donde paso mis vacaciones, los propietarios quieren reformar el jardín. En las rocallas quieren poner algunas suculentas. Unos hablan de aloes, otros de agaves, y no se ponen de acuerdo. En realidad, confunden unas y otras, lo que no es de extrañar porque, a veces, la evolución juega malas pasadas…. al menos a primera vista, como ocurre con los trampantojos. Y es que el desarrollo de estructuras similares en organismos no emparentados puede ser el resultado de la adaptación a ambientes similares y/o formas de vida semejantes.
Agave americana
Agaves y aloes (géneros Agave y Aloe, respectivamente; ¿fácil, no?) son dos claros ejemplos de evolución convergente, también llamada convergencia evolutiva, o simplemente convergencia, el proceso por el cual organismos no relacionados desarrollan rasgos similares en respuesta a condicionantes ambientales semejantes. Se presenta cuando dos estructuras similares han evolucionado independientemente a partir de estructuras ancestrales distintas y por procesos de desarrollo muy diferentes, como la evolución del vuelo en los pterosaurios, las aves y los murciélagos. Sus semejanzas indican restricciones comunes impuestas por la filogenia y la biomecánica de los organismos. Sus diferencias muestran que la evolución ha seguido una ruta exclusiva en cada grupo, dando por resultado patrones funcionales diferentes.
Después de haber trabajado algún tiempo en Australia y en Suramérica, me resulta muy interesante la comparación de las faunas marsupiales australiana y sudamericana con sus análogos placentados. Las semejanzas morfológicas y de forma de vida constituyen un ejemplo perfecto de evolución adaptativa convergente entre dos linajes, marsupiales y placentados, que evolucionaron separadamente tras la escisión del supercontinente Pangea a finales del Cretácico, y que sin embargo muestran dichas semejanzas adaptativas. El falangero planeador, Petaurus (marsupiales), y las ardillas planeadoras, Pteromyini (placentados), son un ejemplo de esta evolución convergente.
Agave americana
El ejemplo más conocido, por espectacular, es la convergencia entre los ojos de los cefalópodos (el de los pulpos, por ejemplo) y el de los vertebrados (el del hombre, por ejemplo). Ambos poseen estructuras muy semejantes (el cristalino, la retina, el iris) pero se diferencian en la disposición del nervio óptico respecto de la retina. En el ojo de un cefalópodo los axones [1] se proyectan directamente desde la base de las células de la retina al ganglio óptico, mientras que en los vertebrados los axones parten de la superficie anterior de la retina y convergen en el nervio óptico.
Otro ejemplo menos conocido, pero no menos sorprendente, ha ocurrido con la convergencia entre Aloe y Agave. Estos dos linajes distintos están separados tanto en el espacio como en el tiempo y, sin embargo, a menudo se ven tan similares que puede ser difícil para una persona media diferenciarlos. Pues adelante, consideremos las similitudes y diferencias entre estos dos linajes.
Para empezar, Aloe y Agave provienen de dos lugares completamente diferentes. Cada uno tiene su propio origen geográfico único. Agave es un género del Nuevo Mundo con especies que varían en su distribución desde el sur de Sudamérica hasta las partes áridas de América del Norte. El análisis genético sitúa al género Agave en la familia Asparagaceae, donde también se incluyen los  espárragos. ¿Curioso, no?
Aloe hereroensis
Aloe, por otro lado, es un genero del Viejo Mundo, desde África y Madagascar hasta la Península Arábiga, así como muchas islas diseminadas por todo el Océano Índico. Taxonómicamente hablando, Aloe ha sufrido varias revisiones a través del tiempo, pero la genética reciente sugiere que pertenece a la familia Asphodelaceae, donde se sitúan nuestros pirófilos gamones.
Los expertos piensan que los linajes que dieron origen a estos dos géneros distintos se derivaron de un ancestro común hace unos 93 millones de años. A pesar de todo ese tiempo y del espacio geográfico que los separa, los rigores de sus hábitats áridos han logrado dar forma a estas plantas de manera sorprendentemente similar. Morfológicamente hablando, hay una gran similitud superficial entre Aloe y Agave.
Ambos grupos exhiben hojas suculentas que almacenan agua dispuestas en rosetas. Estas hojas a menudo están provistas de espinas u otras protuberancias destinadas a disuadir a los herbívoros. Ambos grupos también utilizan la fotosíntesis por la vía del metabolismo ácido o CAM para cubrir sus necesidades energéticas, un curioso mecanismo (y también otro caso de convergencia evolutiva) del que me ocupé en esta entrada. Cuando llega el momento de florecer, ambos grupos producen flores tubulares de colores brillantes dispuestas en la punta de tallos largos.
Interior fibroso de una hoja de agave.
Vale la pena señalar que los entornos hostiles que han dado forma a estos dos linajes de plantas también parecen haber inducido un plan común de reproducción vegetativa. Tanto Aloe como Agave producen pequeños retoños que obtienen alimento de la planta madre hasta que son lo suficientemente grandes como para valerse por sí mismos. Todos los retoños son clones, pero si la planta progenitora tiene lo necesario para sobrevivir en ese lugar, existe una buena posibilidad de que su descendencia clonada también lo haga. De esta forma, aunque falle la reproducción sexual, esta progenie clonada tendrá su oportunidad de perpetuar la población.
Hoja rellena de mucílago de un aloe
A pesar de toda esta convergencia, estos dos linajes muestran caminos de desarrollo muy diferentes y por lo tanto hay muchas diferencias que los separan. Para empezar, corte las hojas de cada tipo y encontrará rápidamente una gran diferencia anatómica. Como muchos ya saben por su experiencia con Aloe vera, las hojas de los aloes están rellenas en buena medida con una pulpa pegajosa y poco más. Las hojas de aloe funcionan como órganos de almacenamiento de agua. Los agaves también almacenan abundante líquido en sus hojas, pero también producen numerosos filamentos largos de fibra que proporcionan una integridad estructural mucho mayor.
Aloe y Agave también han desarrollado sus propias estrategias reproductivas. En condiciones adecuadas, los aloes producen flores año tras año. Los tallos emergen entre las hojas y son en gran parte polinizados por aves e insectos en sus hábitats nativos. Los agaves, por su parte, son monocárpicos, lo que significa que invierten toda su energía en una sola floración. El tallo florido de un agave emerge del centro de la roseta y es polinizado por miríadas de insectos, pájaros e incluso por murciélagos. Después de completar la floración, la planta principal muere.
La evolución convergente nunca dejará de sorprendernos. A pesar de millones de años y miles de kilómetros que separan aestos dos linajes, Aloe y Agave han sido modelados de manera similar por condiciones ambientales similares. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

[1] El axón es una prolongación larga y delgada de las neuronas que se origina en una región especializada llamada eminencia axónica o cono axónico, a partir del soma, o a veces de una dendrita. El axón tiene la forma de un cono que se adelgaza hacia la periferia. En su superficie se observan constricciones circulares periódicas llamadas nódulos de Ranvier.

Bibliografía recomendada
Janssen, T. y Bresser, K. 2004. The age of major monocot groups inferred from 800+ rbcL sequences. Botanical Journal of the Linnean Society, 146: 385-398. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2004.00345.x.
Todas las fotografías y la imagen son de Wikipedia Commons.