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jueves, 16 de agosto de 2018

Las maravillosas y desconocidas relaciones entre las viejas cícadas y sus polinizadores




Conos masculinos de una cícada de pelo blanco (Encephalartos friderici-guilielmi). Foto.    
Hasta ahora, la evidencia paleobiológica indicaba que las gimnospermas fueron polinizadas por el viento y que la polinización por insectos comenzó en las angiospermas en el Cretácico Inferior (alrededor de 135 millones de años) lo que condujo a extraordinarias interrelaciones entre las plantas con flores y sus polinizadores. Las cícadas, que ya eran abundantes y estaban muy diversificadas a lo largo del Mesozoico (250-65 millones de años) se encuentran entre las plantas con semillas vivas más primitivas de hoy en día. Debido a que se ha detectado la polinización por escarabajos y trips en varias cícadas modernas, es atractivo especular que algunos insectos y cícadas ya habían desarrollado interacciones mutualistas similares a las de las plantas con flores en el Triásico (250-205 millones de años), mucho antes de la aparición de las angiospermas.
Conos femeninos de una cícada de pelo blanco (Encephalartos friderici-guilielmi). Foto.
Cuando se trata de la entomofilia, es decir, de la polinización por insectos, siempre pensamos en las plantas con flores o angiospermas. Sin embargo, las flores no son las únicas participantes en el juego de ese tipo de polinización. Cada vez más estamos empezando a apreciar el papel que juegan los insectos en la polinización de algunos grupos de gimnospermas. Por ejemplo, en las cícadas, muchas de cuyas especies utilizan insectos como vectores de polen. Las formas en que estas gimnospermas que convivieron con los dinosaurios atraen a los insectos son absolutamente fascinantes y merece la pena observarlas con más detalle.
Las cícadas, o plantas similares a las cícadas, fueron algunos de los primeros linajes de gimnospermas que surgieron en la Tierra. Desde que aparecieron entre finales del Carbonífero o principios del Pérmico (nadie puede asegurarlo con precisión, pero en todo caso estamos hablando de unos 300 millones de años) pasó mucho tiempo antes de que surgieran algunos insectos que nos son familiares como abejas, avispas y mariposas.
Durante mucho tiempo se había supuesto que, al igual que la gran mayoría de las gimnospermas existentes, las cícadas, que, como nosotros tienen sexos separados, dependían del viento para llevar el polen desde los conos masculinos hasta los conos femeninos. De hecho, muchas especies utilizan el viento en mayor o menor grado. Sin embargo, investigaciones recientes de algunos géneros de cícadas revelan que el viento podría no intervenir en la mayoría de los casos.
Cycadophila yunnanensis, C. nigra y otros escarabajos en un cono de Cycas sp. Foto.    
Cuando se colocaron cícadas actuales en túneles de viento, se tuvo la primera prueba de que algo extraño podría estar sucediendo con su polinización. Los pequeños huecos en los conos femeninos estaban demasiado apretados para que el polen arrastrado por el viento llegara a los primordios seminales u óvulos. Casi al mismo tiempo, los investigadores comenzaron a notar la producción de olores volátiles y calor en los conos de cícadas, lo que animó a un examen más detallado.
La investigación posterior sobre la polinización de cícadas ha comenzado a dar frutos. Al excluir los insectos de los conos, los investigadores han podido demostrar que los insectos son un factor esencial en la polinización de muchas especies de cícadas. Además, frecuentemente estas relaciones parecen ser más bien específicas de una sola especie.
Ahora sabemos que la mayor parte de la polinización de las cícadas la realizan escarabajos. Eso es muy coherente, porque, al igual que las cícadas, los escarabajos (coleópteros) evolucionaron mucho antes que las abejas o las mariposas. La mayoría de estos escarabajos pertenecen a la superfamilia Cucujoidea y a los verdaderos gorgojos (Curculionidae). En algunos casos, los escarabajos utilizan los conos de las cícadas como lugares para aparearse y poner huevos. Por ejemplo, se ha descubierto que los conos masculinos y femeninos de la cícada sudafricana Encephalartos friderici-guilielmieran son bastante atractivos para al menos dos géneros de escarabajos (1).
Se encontraron escarabajos y sus larvas en los conos masculinos únicamente después de que se hubieran abierto y el polen estuviera disponible. Incluso, los investigadores pudieron observar escarabajos adultos que emergen de las pupas dentro de los conos, lo que sugiere que los conos masculinos de E. friderici-guilielmi funcionan como lugares de cría. Se observaron también escarabajos adultos portadores de polen que salían de los conos masculinos y visitaban los conos femeninos. Los escarabajos se arrastran por toda la superficie exterior de los conos femeninos cerrados hasta que se vuelven receptivos. En ese momento, los escarabajos se meten dentro y depositan el polen. El conjunto de semillas producidas por los conos fue significativamente menor cuando se impidió la llegada de los escarabajos.
Cono macho de Zamia furfuracea con apareamientos de gorgojos de la especie Rhopalotria mollis. Foto
En la cícada mexicana Zamia furfuracea, los gorgojos también utilizan los conos como lugares de cría, aunque los conos hembra hacen todo lo posible para proteger sus primordios seminales recién fecundados. Gracias a la emisión de olores, los gorgojos adultos son atraídos por los conos masculinos en los que recogen el polen. Los conos femeninos también emiten olores similares, pero las larvas no pueden desarrollarse dentro de ellos. Los investigadores atribuyen esto a los niveles más altos de venenos producidos en los tejidos del cono femenino (2). Eso mata a las larvas del coleóptero antes de que puedan hacer demasiado daño comiéndose sus tejidos o los primordios seminales fecundados. De esta forma, la cícada se poliniza y se eliminan los herbívoros potencialmente dañinos.
Los escarabajos también comparten la polinización de las cícadas con otro sorprendente grupo de insectos: los tisanóperos, conocidos como trips o arañuelas. Los trips pertenecen a un antiguo orden de insectos (Thysanoptera) cuyo origen se remonta al Pérmico, hace unos 298 millones de años. Debido a que se alimentan de plantas, a menudo se consideran plagas. Sin embargo, para las cícadas australianas del género Macrozamia, son unos importantes polinizadores.
Cono femenino Macrozamiamacleayi. Foto.
La polinización por trips se ha estudiado con detalle en al menos dos especies de Macrozamia, M. lucida y M. macleayi (3). Los investigadores observaron que los conos masculinos de estas especies son termogénicos, alcanzando temperaturas máximas de alrededor de 40°C. También producen compuestos volátiles como monoterpenos, así como mucho CO2 y vapor de agua durante el tiempo de producción del polen. Este aumento en la actividad del cono masculino coincide con un éxodo masivo de los trips que viven dentro de los conos.
Aparentemente, para alimentarse y reproducirse a los trips les gustan los lugares frescos, secos y oscuros. Es por eso que les gustan los conos machos de Macrozamia. Sin embargo, si los trips permanecieran solamente en los conos masculinos, la polinización no ocurriría. Ahí es donde reside la clave de esa actividad metabólica del cono masculino. Los investigadores encontraron que la combinación de aumento de calor y humedad junto con la producción de monoterpenos dañaba a los trips que vivían dentro de los conos masculinos, lo que provocaba que los abandonaran en busca de otro lugar.
Tarde  temprano, muchos de estos trips que salen de los conos masculinos cubiertos de polen, se encuentran con conos femeninos de Macrozamia. Se arrastran dentro y encuentran las cosas mucho más a su gusto. Resulta que los conos de Macrozamia hembra no producen calor ni compuestos volátiles. De esta manera, Macrozamia se asegura la transferencia de polen entre plantas masculinas y femeninas.
La polinización en cícadas es un tema fascinante. Nos recuerda de que las plantas con flores no son las únicas en practicar la entomofilia y que los insectos han estado proporcionando servicios polinizadores durante eones. Además, como las las cícadas se enfrentan a la amenaza de extinción a escala global, entender su polinización es vital para preservarlas en el futuro. Sin reproducción, las especies inevitablemente desaparecerán. Aún no se han identificado a los polinizadores  de cícadas, e incluso algunos de ellos pueden incluso que se hayan extinguido. Sin investigaciones de campo, las que realizan los biólogos de “bota” es posible que nunca sepamos su historia completa, porque, en verdad, solo hemos comenzado a abrir el telón de las maravillosas relaciones entre las cícadas y sus polinizadores. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.