Las primeras plantas terrestres eran pequeñas, de solo unos pocos centímetros de altura como máximo, y estaban restringidas a hábitats húmedos y pantanos alrededor de arroyos y estanques. Sin embargo, hace unos 400 millones de años, las plantas desarrollaron sistemas vasculares para extraer agua del suelo de manera más eficiente y utilizarla para la fotosíntesis, una transición que alteraría para siempre la atmósfera y los ecosistemas de la Tierra. Un equipo de investigadores ha resuelto un misterio botánico y paleontológico de 100 años de antigüedad: ¿Cómo surgieron las plantas antiguas de los pantanos y orillas de los ríos a nuevos hábitats con acceso limitado al agua?
En un nuevo artículo publicado en Science, el profesor de Ecología Fisiológica Vegetal de YSE Craig Brodersen y su equipo de investigación, descubrió que un simple cambio en el sistema vascular de las plantas las hacía más resistentes a la sequía, lo que abrió nuevos paisajes para la exploración.
La investigación fue estimulada por un debate de un siglo sobre por qué el sistema vascular simple y cilíndrico de las primeras plantas terrestres cambió rápidamente a formas más complejas.
En la década de 1920, los científicos notaron esta creciente complejidad en el registro fósil, pero no pudieron identificar la razón, si es que hubiera una, de los cambios evolutivos.
Durante la última década, Brodersen y sus colegas han explorado las implicaciones de cómo se construyen los sistemas vasculares vegetales modernos, especialmente en el contexto de la sequía.
Cuando las plantas comienzan a secarse, las burbujas de aire se atascan en el xilema, que es el tejido especializado que transporta el agua y los nutrientes desde el suelo hasta los tallos y las hojas. Las burbujas bloquean el movimiento del agua.
Dejados sin control, se extienden por toda la red, desconectan las plantas del suelo y, en última instancia, conducen a la muerte de las plantas. Evitar la formación y propagación de estas burbujas es de importancia crítica para tolerar la sequía hoy en día, y el equipo de investigación aplicó este mismo pensamiento para explicar los patrones de organización vascular en el registro fósil.
Los sistemas vasculares en forma de cilindro en las primeras plantas terrestres, que eran similares a un haz de pajitas, les habían servido inicialmente bien en sus primeros hábitats acuosos. Pero a medida que se movían a tierras con menos recursos hídricos, las plantas tuvieron que superar las burbujas de aire inducidas por la sequía.
Las primeras plantas terrestres lo hicieron reconfigurando el xilema ancestral de forma cilíndrica en formas más complejas que impidieron que las burbujas de aire se extendieran.
Históricamente, se pensaba que las observaciones de la creciente complejidad vascular en el registro fósil eran coincidencias y de importancia marginal, un subproducto de plantas que crecen en tamaño y desarrollan una arquitectura más compleja. El nuevo estudio invierte esta perspectiva.
“No solo sucedió. En realidad hay una buena razón evolutiva”, dice Bouda. “Hubo una fuerte presión de la sequía que lo hizo posible. Ese fue el acertijo centenario, que ahora hemos respondido”. N
