Páginas vistas en total

lunes, 10 de agosto de 2020

La increíble elasticidad de los zarcillos

Los zarcillos son órganos que reaccionan al contacto (técnicamente se dice que son tigmotrópicos) enrollándose para ayudar como soporte mecánico a las plantas trepadoras. Están presentes en varias familias de plantas filogenéticamente muy diferentes y provienen de modificaciones de distintas partes vegetales. Por lo tanto, lo más probable es que hayan surgido muchas veces a lo largo de la evolución y constituyen buenos ejemplos de evolución convergente, como las alas de los murciélagos y las de las aves.


En algunos casos es relativamente fácil deducir el órgano del que se originó el zarcillo (Véase la siguiente composición fotográfica). Por ejemplo, los zarcillos de los guisantes son modificaciones de los foliolos (un foliolo es una de las hojitas que conforman una hoja compuesta como las de los tréboles, formadas por tres foliolos), mientras que los zarcillos de las viñas se desarrollan a partir de una yema indiferenciada que puede ser el origen de una inflorescencia o de un zarcillo. Sin embargo, en otros grupos de plantas con semillas como las Cucurbitáceas el origen del zarcillo es más complejo y forma parte de un complejo de órganos nodales.
Zarcillos de (A) la vid (Vitis vinifera), (B) del guisante (Pisum sativum), (C) de la calabaza (Cucurbita pepo) y (D) del pepino (Cucumis sativus).
Las cucurbitáceas (Cucurbitaceae) son una familia de plantas típicamente trepadoras por zarcillos, en general herbáceas, muchas de las cuales poseen gran importancia hortícola como las calabazas y calabacines (Cucurbita pepo, C. maxima), el melón (Cucumis melo), el pepino (Cucumis sativus), la sandía (Citrullus lanatus), la calabaza vinatera (Lagenaria siceraria), la sicana o calabaza melona o curuguay (Sicana odorifera), y el estropajo o esponja vegetal (género Luffa), entre otras muchas comestibles que se comercializan en África y Asia.

A medida que trepan, las cucurbitáceas emiten zarcillos largos y delgados (que en realidad son tallos modificados) que se agarran y se enrollan alrededor de cualquier superficie que tocan. La rapidez con que lo hacen es sorprendente. A los pocos minutos de tocar una superficie, los zarcillos comienzan a enrollarse alrededor de ella. Este fenómeno ha fascinado a la gente durante siglos, incluyendo a Charles Darwin. Haz una búsqueda en la web de zarcillos de pepino y encontrará innumerables imágenes y blogs que muestran este maravilloso hábito anatómico.
Organografía de la cucurbitácea silvestre americana Echinocystis lobata . (A) Punta del brote, que muestra la disposición en espiral de las hojas y la presencia extraaxilar del zarcillo ramificado y las flores estaminadas y pistiladas. (B) Inflorescencia estaminada racemosa. (C) Fruto mostrando dos lóculos, cada uno con dos semillas y una región distal a través de la cual se dispersan las semillas. (D) Planta madura con cada nodo mostrando una hoja, un zarcillo ramificado, una inflorescencia estaminada y el fruto.. F, flor; Fr, fruto; L, hoja; MI, inflorescencia estaminada; Se, semilla; ST, punta del brote; T, zarcillo. Barra de escala = 1 cm. Fuente


A pesar de toda la atención que se les ha prestado, los mecanismos que subyacen en el comportamiento trepador han sido un misterio hasta hace muy poco. Sabemos que el inicio del proceso de rizado del zarcillo es inducido por el tacto. Tan pronto como las células del zarcillo sienten el contacto con una superficie, se envía la señal para comenzar a enrollarse. Pero, ¿cómo lo hacen tan rápido?
La clave de este comportamiento radica en una banda de dos capas de células especializadas que se extienden a lo largo del zarcillo (véase la siguiente figura). Una vez que se recibe la señal de que el zarcillo ha tocado un objeto, estas bandas empiezan a actuar. Una capa de células comienza a expulsar agua inmediatamente, lo que hará que se contraiga. Mientras, la otra capa de células se vuelve cada vez más rígida y lignificada. Eso crea tensión a lo largo del zarcillo, lo que hace que se curve.
Enrollamiento de zarcillos mediante contracción asimétrica. Durante el enrollado, una franja de células estructurales especializadas que forman fibras gelatinosas (cinta de fibra) se lignifica y se contrae asimétrica y longitudinalmente. (A a C): Un zarcillo recto que nunca se ha enrollado (A) carece de células fibrosas-g lignificadas. En la sección transversal del zarcillo, el campo oscuro (B) y la autofluorescencia UV (C) no muestran señales de lignina. (D a H): En los zarcillos enrollados (D), la cinta de fibra completamente desarrollada consta de 2 capas de células muy lignificadas que se extienden a lo largo del zarcillo. En la sección transversal del zarcillo, el campo oscuro (E) y la autofluorescencia UV (F) muestran una fuerte lignificación en la cinta de fibra. En (G) y (H), el gran aumento revela que las células ventrales (arriba a la izquierda) están más lignificadas que las células dorsales. (I): La cinta de fibra extraída conserva la morfología helicoidal del zarcillo enrollado. Recuadro: Un aumento mayor muestra la orientación de las células de fibra G a lo largo de la cinta de fibra. Barras de escala (B) y (C) 0,5 mm, (E) y (F) 100 mm, (G) y (H) 10 mm, (I) 1 mm. Fuente.

Curiosamente, hay cambios de dirección. Fíjese bien en los zarcillos de una enredadera de pepino o calabaza y notará que cada zarcillo se enrolla en dos direcciones diferentes, separadas por una torcedura. Esto se debe a que la capa de células de la banda que se contrae es diferente si estás cerca de la punta o cerca de la base del zarcillo.

Como es bien sabido, los zarcillos ayudan a asegurar las plantas mientras trepan. Sin embargo, la cosa va mucho más allá de un simple anclaje. El rizado de los zarcillos es extremadamente importante como soporte estructural. Si los zarcillos no se rizaran, la planta quedaría anclada en un lugar con muy poco margen de maniobra. Dado que las ráfagas de viento hacen que la planta que lo sostiene se mueva de un lado a otro o que una rama pesada se caiga, si el zarcillo fuera recto sería mucho más probable que se rompiera bajo la tensión. Al hacer giros opuestos, los zarcillos pueden flexionarse mucho, proporcionando el movimiento necesario para evitar que se rompan bajo la tensión.
Si se observa cómo se desarrollan los zarcillos con el tiempo, su increíble comportamiento es aún más admirable. Cuando se estira, un muelle metálico pierde gran parte de su elasticidad. Eso no ocurre con los zarcillos de las cucurbitáceas. Cuando se estiran, no solo vuelven a su forma original, sino que se rizan aún más. De esta manera, la planta puede asegurarse con diferentes intensidades, lo que permite ajustes finos sobre su soporte estructural. 
La cantidad de rizos también cambia con la edad. Los zarcillos más viejos tienden a curvarse con más fuerza que los zarcillos más jóvenes, especialmente bajo tensión. A medida que la planta crece, las porciones más viejas del tallo se aseguran con mucha más fuerza gracias a sus zarcillos. En cambio, las porciones más jóvenes del tallo deben ser un poco más flexibles ya que se anclan a medida que trepan.
Los zarcillos rizados y estéticamente bellos de las cucurbitáceas cumplen una función muy importante para el crecimiento de la planta. Sin ellos, estas plantas no solo tendrían dificultades para trepar, sino que también resultarían derribadas por cualquier pequeña perturbación. La clave de su éxito como trepadoras radica en sus tallos altamente modificados con una banda de células especializadas que les proporcionan un sólido mecanismo de anclaje. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.
Si quieres más información mira este video (en inglés):