Las plantas con flores son un fenómeno evolutivo extraordinario: Susana Magallón Puebla

“En la actualidad, la gran mayoría de los ecosistemas terrestres tienen su fundamento estructural y energético en las plantas con flores. Esto hace que sean un fenómeno evolutivo realmente extraordinario”, afirmó la bióloga Susana Magallón Puebla en la conferencia La forma de las flores a lo largo del tiempo, que impartió como parte del ciclo Los viernes de la evolución, coordinado por Antonio Lazcano Araujo y José Sarukhán, miembros de El Colegio Nacional.

La especialista comentó que uno de los factores que han causado el éxito evolutivo de las plantas con flor es el hecho de que, entre las muchas innovaciones que tienen, poseen una novedad estructural que es precisamente la flor. “Una flor es un órgano altamente integrado que incluye a los órganos femeninos que se encuentran en el centro, llamados carpelos, y a los órganos masculinos, conocidos como androceos. Algunas también tienen órganos estériles, identificados como perianto, y se fusionan para dar diferente atractivo a las flores, protección o distintos tipos de interacción con otros organismos”.

Subrayó que el carpelo es un órgano único de las plantas con flor, “no entendemos cuál es su equivalencia en otras plantas, pero es una innovación importante y es del carpelo de dónde se derivan los frutos o el fruto de estas plantas”.

Susana Magallón Puebla es Miembro de la National Academy of Sciences (NAS) de Estados Unidos y es reconocida internacionalmente por su destacada labor en la investigación de la evolución floral y diversificación de las angiospermas. En la conferencia, se refirió a las angiospermas como un grupo de plantas con flor que tienen semilla. Aseguró que lo que hace tan fascinantes a estos organismos es que evolucionaron mucho tiempo después de las plantas con semilla y en un tiempo relativamente corto, en el que adquirieron una riqueza de especies grande.

Las angiospermas son uno de los grupos más grandes de organismos pluricelulares, porque cuentan con más de 350 mil especies y poseen una extraordinaria diversidad de formas, tamaños y funciones. Esa diversidad ha permitido que, en los ecosistemas terrestres, desarrollen interacciones con diferentes tipos de organismos, algunos que radian respuesta a la evolución de las plantas con flor y otros que evolucionan directamente como una consecuencia, detalló la científica.

Para entender el espacio morfológico de las flores entre sus linajes y a lo largo del tiempo, Magallón describió dos propuestas relacionadas con el estudio de estos cambios evolutivos, a la primera la llamó Paradigma Gouldiano, que responde a la pregunta ¿cómo es la disparidad morfológica a lo largo del tiempo? “Este postulado está basado en la observación de grupos de animales fósiles, sobre todo, en los primeros que surgieron después de la radiación del Cámbrico. Plantea que, en el surgimiento de las especies, hubo mucha diversidad en formas, tamaños y estructuras, pero con el paso del tiempo estas especies se van pareciendo unas a otras”.

A la segunda propuesta la llamó Paradigma Endressiano y responde a la pregunta ¿cómo es la disparidad morfológica floral entre linajes? Esta propuesta es derivada de las investigaciones del botánico suizo llamado Peter Endress, quien explicó que los atributos morfológicos de las flores tienen diferentes niveles, el primero, es el nivel estructural, que se refiere a su construcción; y el segundo, son los atributos arquitectónicos, relacionados con la interacción de las flores y sus polinizadores.

“Endress propone que la estabilización de la estructura floral posibilita la diversidad arquitectónica y especialización funcional. Es decir, para tener una gran elaboración floral, por ejemplo, en la flor de una orquídea, lo que necesitamos es una estructura estable”.

La evolución de las angiospermas

Como parte de su trabajo en esta materia, la también integrante de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias, (AAAS, por sus siglas en inglés) realizó con su grupo de trabajo un árbol filogenético fechado para las angiospermas, cuyas ramas indicaron el tiempo transcurrido a través de una escala geológica. “Es muy interesante, porque representa a todas las familias vivientes de las angiospermas y no sólo al tiempo de origen de cada familia, sino al tiempo de radiación para la producción de especies vivientes”.

Para entender las diferencias en las formas de las flores a lo largo de las eras geológicas y conocer los factores que han contribuido a la diversidad de las angiospermas, Magallón Puebla delineó una investigación pionera en su tipo, combinó el estudio de fósiles de plantas con los análisis moleculares y estadísticos de las mismas. De acuerdo con la bióloga, este árbol se hizo utilizando datos moleculares de siete marcadores y con ayuda de la técnica llamada relojes moleculares relajados.

“Este estudio incluyó 238 calibraciones fósiles y cada una de ellas estaba rigurosamente documentada con el nombre, el holotipo, localidad detallada, estratigrafía revisada, edad actualizada y referencia primaria. Todo quedó capturado en una base de datos. Aplicando este método, fechamos el árbol de las angiospermas e identificamos la edad y el origen de cada familia, o la edad de radiación. De las 435 familias registradas, sólo 383 fueron identificadas con la edad de origen y de radiación, el resto no fue posible”.

La pregunta es ¿por qué incluir fósiles en los árboles filogenéticos?, la científica mexicana aseguró que los fósiles pueden servir como puntos de calibración en los nodos internos del árbol filogenético y funcionan en la realización de estudios macroevolutivos, por ejemplo, en el cálculo de las tasas de extinción y especiación de diferentes grupos.

Sin embargo, “los fósiles con más de un millón de años carecen de DNA, entonces sólo se pueden utilizar sus atributos morfológicos para compararlos con los de especies vivientes. Pero, en el caso de las especies vivientes, hay una muy baja documentación de los atributos morfológicos”.

En palabras de la especialista, para este árbol se incluyeron fósiles muy variados, como aquellos preservados en ámbar, pero también se descubrió un tipo de fósil de flores que se encontraba conservado en carbonizaciones y preservado tridimensionalmente. “Estos fósiles se formaron probablemente en un incendio en el que las llamas no llegaron a las flores, sólo se calentaron al nivel de carbonizarse, pero no se convirtieron en humo. Están conservados en un nivel anatómico y celular extraordinario. Además, si utilizamos técnicas como tomografías computarizadas podemos ver el interior de fósiles que pueden tener hasta 110 millones de años”.

Agregó que esta investigación fue realizada en colaboración con Hervé Sauquet, del Jardín Botánico de Sidney, en Australia; Maria von Balthazar, Jürg Schönenberger y Marion Chartier, de la Universidad de Viena; y Andrea López Martínez, de Ciencias Biológicas de la UNAM, y que los resultados de la misma se pueden relacionar con el paradigma Gouldiano y el paradigma Endressiano. “Utilizamos un método en el que calculamos el llamado morfoespacio floral. Un morfoespacio es un espacio matemático multidimensional, que describe y relaciona las configuraciones fenotípicas de organismos”.

Concluyó que se pudo observar el cambio de la morfología entre los diferentes linajes y que las plantas con flor son extraordinariamente estables en su estructura, pero toda su diversidad radica en la arquitectura y en su función. “Realmente, no descubrimos nada nuevo, lo único que hicimos fue cuantificar y ver en un morfoespacio lo que Endress nos había dicho”.

La conferencia La forma de las flores a lo largo del tiempo impartida el 9 de febrero en el Aula Mayor de El Colegio Nacional, se encuentra disponible en el Canal de YouTube de la institución: elcolegionacionalmx.