Primavera, despertador de flors

2004/04/01 Lexartza Artza, Irantzu - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biokimika

No totes les plantes floreixen a la primavera. L'arròs i la soia, per exemple, floreixen quan comencen a escurçar els dies de tardor. En qualsevol cas, tots sabem que la primavera és l'estació més triada per a florir.

Les plantes es troben en fase vegetativa abans d'iniciar el procés de floració. No obstant això, certes condicions fan que s'iniciï la fase de reproducció de les flors, donant lloc a la producció d'aquestes. Aquestes condicions poden ser endògenes, pròpies de les característiques de la planta, i exògenes, del mitjà. Entre els endògens es troben, per exemple, l'edat de la planta i el cicle de desenvolupament. Entre les condicions del mig poden estar influenciades per la longitud dels dies o fotoperiodos, la intensitat i qualitat de llum, la influència temporal o barnización del fred, la temperatura, l'aigua i la disponibilitat dels aliments, etc.

Els mecanismes que provoquen la floració són de gran interès per a molts investigadors, que han pogut conèixer detalladament analitzant la petita herba Arabidopsis thaliana. L'anàlisi de les funcions dels gens és la clau per a entendre aquests mecanismes.

Algunes plantes tenen despertadors genètics que donen l'ordre de despertar i passar a la floració de primavera. Sovint, l'augment de les hores de llum activa els despertadors de les flors. Els detectors de llum de la planta i els rellotges biològics col·laboren per a iniciar la florida.

Gran varietat de colors, formes i grandàries, però amb un únic objectiu.

Per a això, les plantes reben senyals lluminosos a través dels fotorreceptores. Cada fotoreceptor reacciona davant un determinat tipus de raigs de llum. Els fitocromos prenen el vermell i el vermell llunyà i els criptocromos el blau i l'ultraviolat. Segons la llum, els fotorreceptores modifiquen l'expressió del gen que codifica la proteïna Constans (CO). Quan el dia s'allarga, la proteïna CO s'acumula i envia un missatge per a iniciar la floració.

Perquè es produeixi aquest procés, els fotorreceptores realitzen funcions oposades per a provocar variacions en la quantitat de CO. Algunes produeixen degradació de proteïnes CO, però unes altres inhibeixen la seva degradació. En hores de llum, els criptocromos i el fitocromo A eviten el trencament de la proteïna CO. No obstant això, sota la influència de la llum vermella matinal, el fitocromo B impulsa aquest trencament.

Quan el dia comença a allargar-se, els criptocromos i el fitocromo A treballen més hores. Com a conseqüència, conserven més proteïnes i a poc a poc la concentració de CO augmenta. Quan s'acumula suficient CO envia un missatge als altres gens que intervenen en la floració.

Mitjançant aquest missatge s'activen els altres gens i es posen en marxa totes les reaccions químiques necessàries per a florir. Aquest sistema és vàlid per a qualsevol planta, encara que el temps de floració de cada espècie és diferent. Les plantes de floració primerenca requereixen una menor concentració de proteïnes i les de floració tardana major.

A la primavera les condicions són apropiades per a obtenir abundant vegetació.

En alguns casos és necessari mantenir la planta a baixa temperatura abans de florir per a iniciar el procés de floració. Aquest mecanisme, denominat vernissat, és una estratègia per a mesurar la longitud de l'hivern per a saber que la primavera ha arribat realment. Aquest procés està fortament influenciat pel repressor de floració FLC ( Flowering Locus C ). Les proteïnes del FLC bloquegen la floració reprimint l'acció de molts gens.

Quan la concentració de FLC és alta, per tant, no pot produir-se la floració. Quan fa fred molt, la concentració baixa i quan arriba el temps temperat és possible florir. Això és degut a altres gens com el gen VIN3 ( vernalisation insensitive 3 ). Aquest gen, sota la influència del fred, elimina la capacitat de limitar la floració del FLC. D'aquesta manera, la planta passa d'una situació inassolible a una situació dorsal. En definitiva, un repressor delimita un altre repressor afavorint així el procés de floració.

Independentment de la via de partida, una vegada iniciat el procés, es produeix una inducció de floració. En moltes plantes, les flors provenen dels mateixos principis que desenvolupen les fulles.

Al principi, les cèl·lules són aparentment molt homogènies, però tenen diferències notables quan comencen a desenvolupar-se en els gens. Aquestes diferències fan que la picant floral es distribueixi en quatre regions concèntriques. Exteriorment són l'interior, calze, corol·la, androceo (òrgans reproductors masculins) i gineceo (òrgan reproductiu femella), en els quals es desenvolupen sèpals, pètals, estams i pistil.

Els processos químics provoquen la floració.

Aquestes quatre parts formen les flors, i encara que les més cridaneres són les externes, i especialment les pétalas, les més importants són les internes, on resideix la capacitat reproductiva. Però els externs també tenen importància, ja que afavoreixen la reproducció atraient als pol·linitzadors.

Els diferents gens implicats en el desenvolupament de cada secció. En les flors més comunes es dóna el tipus de desenvolupament ABC. En aquest model es distingeixen tres tipus de gens: A, B i C. Els gens de la classe A se expressen en sèpals exteriors i pètals; els de la classe C en jardiners i pistil; i els de la classe B en pètals juntament amb A, i en jardiners juntament amb C.

L'expressió d'impedeix la de C i viceversa. Si hi hagués un mutant sense A, C influiria en tots ells, i les flors tindrien una seqüència d'òrgans des de dins cap a fora: el pistil, l'estampillo, l'estampillo, el pistil.

Expressió dels gens tipus A, B i C en els òrgans de les flors.

J. Bergen, EC

En un segon nivell, per sota de l'acció d'aquests gens es troben altres agents que defineixen l'aspecte de les flors. Algunes d'elles són enzims per a sintetitzar els pigments dels pètals, que fan que les flors siguin d'un color o un altre. També es defineixen la grandària i la forma de les flors i, juntament amb el seu aspecte físic, l'olor.

Tots els agents implicats en la floració són interdependents i cadascun ha de realitzar la seva obligació en el moment oportú perquè tots els processos químics es donin quan les condicions són les més adequades. Tots ells tenen com a objectiu la proliferació de la planta, desenvolupant una forma adaptada al mitjà.

De pas, omplen de colors els camps i els marges dels camins perquè, si algun encara no s'ha assabentat, sàpiga que tenim la primavera aquí.

Els angiospermes, o plantes que floreixen, constitueixen la majoria de les plantes terrestres. Van precedir les gimnospermes (coníferes, entre altres). Aquestes plantes, en el Carbonífer, fa més de 300 milions d'anys, van començar a expandir-se fins al Cretàcic que va dominar la vegetació mundial.

Els Gimnospermos ja tenien llavors i aquesta característica va ser important per a poder reproduir-se en el mig terrestre. Però el que va fer notar les angiospermes era tenir les llavors guardades en una bossa tancada. Paral·lelament, van desenvolupar la flor, dotant d'un sistema de reproducció sexual fiable i segur. Les flors han demostrat que, a més de protegir les llavors, són un disseny perfecte per a atreure als pol·linitzadors.

Des de la destrucció del Cretàcic i el Terciari (fa 65 milions d'anys), les principals plantes terrestres han estat el procés de diversificació i consolidació de les plantes amb flors. Es classifiquen en més de 300 famílies, amb un total de 250.000 espècies. Entre aquestes espècies es troben, a més, les petites herbes i els arbres gegants, amb cicles de vida setmanals i centenaris, que poden viure en el fred intens i en la calor del desert, i que, si bé predominen les dels terrenys, s'han adaptat als mitjans aquàtics.

El predomini de les plantes que floreixen va permetre la creació de nous nínxols ecològics i l'extensió d'alguns antics. Les flors i fruits van ser noves fonts de menjar i es van desenvolupar frugívors. El mateix va ocórrer amb les llavors agrupades i les granívores. A més, al costat de les espècies que florían van evolucionar els insectes, es van expandir molt i, per tant, els insectívors també van augmentar.

Belles, exòtiques, sofisticades. Les orquídies sempre han estat envoltades de matances. Excepte a l'Antàrtida, habiten en tots els continents i es coneixen de tots els colors, excepte els negres.

Encara que la majoria viuen en zones tropicals, també poden veure's en el nostre entorn. A Europa s'han classificat unes cinc-centes espècies, de les quals es poden trobar vuitanta-cinc al País Basc. Malgrat la seva singularitat, tenen el mateix objectiu que qualsevol altra flor, la reproducció, i han desenvolupat aquest espectacular aspecte perquè sigui el més atractiu possible.

Moltes orquídies comencen a preparar la floració a temps, ja que és un procés a realitzar amb molta cura. A més de la seva bellesa, la característica més destacable de les orquídies és la unió dels òrgans femenins i masculins. D'altra banda, les plantes que floreixen tenen les llavors més petites i creen flors que fascinen a moltes persones.

Però el seu objectiu no és agradar als humans, sinó als insectes. En definitiva, les flors elegants de les orquídies no són més que una eina perfecta per a atreure als pol·linitzadors. Per exemple, la flor Ophrys té forma d'abella femella i desprèn a més l'olor de les hormones de l'abella femella. Això atreu a les abelles masculines que es col·loquen sobre la flor amb la intenció de copular. La intenció de les abelles no es compleix, per descomptat, però sí l'objectiu de la flor, ja que el pol·len queda pegat en el cos de l'insecte. Les orquídies també enganyen als pol·linitzadors amb altres olors i els fan creure que hi ha un dolç nèctar en les flors. En aquests casos els insectes també estenen pol·len sense premi.

L'aspecte de les flors també ha influït en els éssers humans. Algunes flors i altres parts de les plantes s'assemblen als òrgans sexuals, per la qual cosa han estat utilitzades com a afrodisíacs durant segles. El nom del gènere Orchis, que dóna nom a tota la família, significa “testicles” en grec. Se'l va nomenar així perquè té dos tubercles similars a aquest apartat masculí.

Les orquídies són tresors dels col·leccionistes i tenen molts significats simbòlics a tot el món. A la Xina, per exemple, són la imatge de la finesa, l'amistat, la perfecció, la fertilitat, la feminitat, la noblesa i l'elegància. En aquest poble hi ha una llegenda per a orquídies. Segons aquesta llegenda, la primera orquídia va ser una bella princesa que es va convertir en flor a causa d'una bruixeria.

Podem trobar flors en gairebé qualsevol època i lloc. És cert que en moltes zones no floreix la vegetació, però a vegades les flors també s'han adaptat a condicions extremes.

En algunes zones de l'Àrtic habiten nombroses plantes que han sabut adaptar-se a la curta estació de l'any de desenvolupament i al clima hostil. En la major part de l'any, el clima és dur i la terra es veu buida. Però a l'estiu curt, quan la neu es fon, apareixen flors de diversos colors. A una profunditat d'un metre, la terra està sempre gelada, però aquestes plantes són molt competents en la captura de calor i la terra subjacent es troba uns graus més calent que la de l'entorn. La precipitació és baixa, però les baixes temperatures impedeixen l'evaporació i faciliten el manteniment de les reserves d'aigua. A més, la barrera sòlida que genera la terra gelada impedeix que l'aigua vagi molt a baix.

En el desert les precipitacions són tan escasses com a l'Àrtic, però igual que a l'Àrtic, algunes plantes han desenvolupat mecanismes adequats per a viure en els deserts. Pot florir de nit a demà en el desert, sota la influència de la pluja sobtada, l'ona calenta i humida, o un altre factor rellevant de caràcter momentani. Les flors i els fruits necessiten una gran inversió energètica per a la seva creació i desenvolupament, i tenen poc temps abans de perdre la humilitat de les plantes. Per això, han de tenir una gran sensibilitat a l'hora de separar-se de la pluja intensa.