Primavera, despertador de flores

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

• Biokimika

No todas las plantas florecen en primavera. El arroz y la soja, por ejemplo, florecen cuando empiezan a acortar los días de otoño. En cualquier caso, todos sabemos que la primavera es la estación más elegida para florecer.

Las plantas se encuentran en fase vegetativa antes de iniciar el proceso de floración. Sin embargo, ciertas condiciones hacen que se inicie la fase de reproducción de las flores, dando lugar a la producción de éstas. Estas condiciones pueden ser endógenas, propias de las características de la planta, y exógenas, del medio. Entre los endógenos se encuentran, por ejemplo, la edad de la planta y el ciclo de desarrollo. Entre las condiciones del medio pueden estar influenciadas por la longitud de los días o fotoperiodos, la intensidad y calidad de luz, la influencia temporal o barnización del frío, la temperatura, el agua y la disponibilidad de los alimentos, etc.

Los mecanismos que provocan la floración son de gran interés para muchos investigadores, que han podido conocer en detalle analizando la pequeña hierba Arabidopsis thaliana. El análisis de las funciones de los genes es la clave para entender estos mecanismos.

Algunas plantas tienen despertadores genéticos que dan la orden de despertar y pasar a la floración de primavera. A menudo, el aumento de las horas de luz activa los despertadores de las flores. Los detectores de luz de la planta y los relojes biológicos colaboran para iniciar el florecimiento.

Gran variedad de colores, formas y tamaños, pero con un único objetivo.

Para ello, las plantas reciben señales luminosas a través de los fotorreceptores. Cada fotorreceptor reacciona ante un determinado tipo de rayos de luz. Los fitocromos toman el rojo y el rojo lejano y los criptocromos el azul y el ultravioleta. Según la luz, los fotorreceptores modifican la expresión del gen que codifica la proteína Constans (CO). Cuando el día se alarga, la proteína CO se acumula y envía un mensaje para iniciar la floración.

Para que se produzca este proceso, los fotorreceptores realizan funciones opuestas para provocar variaciones en la cantidad de CO. Algunas producen degradación de proteínas CO, pero otras inhiben su degradación. En horas de luz, los criptocromos y el fitocromo A evitan la rotura de la proteína CO. Sin embargo, bajo la influencia de la luz roja matinal, el fitocromo B impulsa esta rotura.

Cuando el día comienza a alargarse, los criptocromos y el fitocromo A trabajan más horas. Como consecuencia, conservan más proteínas y poco a poco la concentración de CO aumenta. Cuando se acumula suficiente CO envía un mensaje a los otros genes que intervienen en la floración.

Mediante este mensaje se activan los otros genes y se ponen en marcha todas las reacciones químicas necesarias para florecer. Este sistema es válido para cualquier planta, aunque el tiempo de floración de cada especie es diferente. Las plantas de floración temprana requieren una menor concentración de proteínas y las de floración tardía mayor.

En primavera las condiciones son apropiadas para obtener abundante vegetación.

En algunos casos es necesario mantener la planta a baja temperatura antes de florecer para iniciar el proceso de floración. Este mecanismo, denominado barnizado, es una estrategia para medir la longitud del invierno para saber que la primavera ha llegado realmente. Este proceso está fuertemente influenciado por el represor de floración FLC ( Flowering Locus C ). Las proteínas del FLC bloquean la floración reprimiendo la acción de muchos genes.

Cuando la concentración de FLC es alta, por tanto, no puede producirse la floración. Cuando hace frío mucho, la concentración baja y cuando llega el tiempo templado es posible florecer. Esto es debido a otros genes como el gen VIN3 ( vernalisation insensitive 3 ). Este gen, bajo la influencia del frío, elimina la capacidad de limitar la floración del FLC. De este modo, la planta pasa de una situación inalcanzable a una situación dorsal. En definitiva, un represor delimita otro represor favoreciendo así el proceso de floración.

Independientemente de la vía de partida, una vez iniciado el proceso, se produce una inducción de floración. En muchas plantas, las flores provienen de los mismos principios que desarrollan las hojas.

En un principio, las células son aparentemente muy homogéneas, pero tienen diferencias notables cuando empiezan a desarrollarse en los genes. Estas diferencias hacen que la picante floral se distribuya en cuatro regiones concéntricas. Exteriormente son el interior, cáliz, corola, androceo (órganos reproductores masculinos) y gineceo (órgano reproductivo hembra), en los que se desarrollan sépalos, pétalos, estambres y pistilo.

Los procesos químicos provocan la floración.

Estas cuatro partes forman las flores, y aunque las más llamativas son las externas, y especialmente las pétalas, las más importantes son las internas, donde reside la capacidad reproductiva. Pero los externos también tienen importancia, ya que favorecen la reproducción atrayendo a los polinizadores.

Los diferentes genes implicados en el desarrollo de cada sección. En las flores más comunes se da el tipo de desarrollo ABC. En este modelo se distinguen tres tipos de genes: A, B y C. Los genes de la clase A se expresan en sépalos exteriores y pétalos; los de la clase C en jardineros y pistilo; y los de la clase B en pétalos junto con A, y en jardineros junto con C.

La expresión de A impide la de C y viceversa. Si hubiera un mutante sin A, C influiría en todos ellos, y las flores tendrían una secuencia de órganos desde dentro hacia fuera: el pistilo, el estampillo, el estampillo, el pistilo.

Expresión de los genes tipo A, B y C en los órganos de las flores.

J. Bergen, EC

En un segundo nivel, por debajo de la acción de estos genes se encuentran otros agentes que definen el aspecto de las flores. Algunas de ellas son enzimas para sintetizar los pigmentos de los pétalos, que hacen que las flores sean de un color u otro. También se definen el tamaño y la forma de las flores y, junto con su aspecto físico, el olor.

Todos los agentes implicados en la floración son interdependientes y cada uno debe realizar su obligación en el momento oportuno para que todos los procesos químicos se den cuando las condiciones son las más adecuadas. Todos ellos tienen como objetivo la proliferación de la planta, desarrollando una forma adaptada al medio.

De paso, llenan de colores los campos y las márgenes de los caminos para que, si alguno aún no se ha enterado, sepa que tenemos la primavera aquí.

Los angiospermas, o plantas que florecen, constituyen la mayoría de las plantas terrestres. Precedieron las gimnospermas (coníferas, entre otras). Estas plantas, en el Carbonífero, hace más de 300 millones de años, comenzaron a expandirse hasta el Cretácico que dominó la vegetación mundial.

Los Gimnospermos ya tenían semillas y esta característica fue importante para poder reproducirse en el medio terrestre. Pero lo que hizo notar las angiospermas era tener las semillas guardadas en una bolsa cerrada. Paralelamente, desarrollaron la flor, dotando de un sistema de reproducción sexual fiable y seguro. Las flores han demostrado que, además de proteger las semillas, son un diseño perfecto para atraer a los polinizadores.

Desde la destrucción del Cretácico y el Terciario (hace 65 millones de años), las principales plantas terrestres han sido el proceso de diversificación y consolidación de las plantas con flores. Se clasifican en más de 300 familias, con un total de 250.000 especies. Entre estas especies se encuentran, además, las pequeñas hierbas y los árboles gigantes, con ciclos de vida semanales y centenarios, que pueden vivir en el frío intenso y en el calor del desierto, y que, si bien predominan las de los terrenos, se han adaptado a los medios acuáticos.

El predominio de las plantas que florecen permitió la creación de nuevos nichos ecológicos y la extensión de algunos antiguos. Las flores y frutos fueron nuevas fuentes de comida y se desarrollaron frugívoros. Lo mismo ocurrió con las semillas agrupadas y las granívoras. Además, junto a las especies que florían evolucionaron los insectos, se expandieron mucho y, por tanto, los insectívoros también aumentaron.

Hermosas, exóticas, sofisticadas. Las orquídeas siempre han estado rodeadas de matanzas. Salvo en la Antártida, habitan en todos los continentes y se conocen de todos los colores, excepto los negros.

Aunque la mayoría viven en zonas tropicales, también pueden verse en nuestro entorno. En Europa se han clasificado unas quinientas especies, de las que se pueden encontrar ochenta y cinco en el País Vasco. A pesar de su singularidad, tienen el mismo objetivo que cualquier otra flor, la reproducción, y han desarrollado este espectacular aspecto para que sea lo más atractivo posible.

Muchas orquídeas empiezan a preparar la floración a tiempo, ya que es un proceso a realizar con mucho cuidado. Además de su belleza, la característica más destacable de las orquídeas es la unión de los órganos femeninos y masculinos. Por otra parte, las plantas que florecen tienen las semillas más pequeñas y crean flores que fascinan a muchas personas.

Pero su objetivo no es gustar a los humanos, sino a los insectos. En definitiva, las flores elegantes de las orquídeas no son más que una herramienta perfecta para atraer a los polinizadores. Por ejemplo, la flor Ophrys tiene forma de abeja hembra y desprende además el olor de las hormonas de la abeja hembra. Esto atrae a las abejas masculinas que se colocan sobre la flor con la intención de copular. La intención de las abejas no se cumple, por supuesto, pero sí el objetivo de la flor, ya que el polen queda pegado en el cuerpo del insecto. Las orquídeas también engañan a los polinizadores con otros olores y les hacen creer que hay un dulce néctar en las flores. En estos casos los insectos también extienden polen sin premio.

El aspecto de las flores también ha influido en los seres humanos. Algunas flores y otras partes de las plantas se asemejan a los órganos sexuales, por lo que han sido utilizadas como afrodisíacos durante siglos. El nombre del género Orchis, que da nombre a toda la familia, significa “testículos” en griego. Se le nombró así porque tiene dos tubérculos similares a este apartado masculino.

Las orquídeas son tesoros de los coleccionistas y tienen muchos significados simbólicos en todo el mundo. En China, por ejemplo, son la imagen de la fineza, la amistad, la perfección, la fertilidad, la feminidad, la nobleza y la elegancia. En este pueblo hay una leyenda para orquídeas. Según esta leyenda, la primera orquídea fue una bella princesa que se convirtió en flor a causa de una brujería.

Podemos encontrar flores en casi cualquier época y lugar. Es cierto que en muchas zonas no florece la vegetación, pero a veces las flores también se han adaptado a condiciones extremas.

En algunas zonas del Ártico habitan numerosas plantas que han sabido adaptarse a la corta estación del año de desarrollo y al clima hostil. En la mayor parte del año, el clima es duro y la tierra se ve vacía. Pero en verano corto, cuando la nieve se derrite, aparecen flores de varios colores. A una profundidad de un metro, la tierra está siempre helada, pero estas plantas son muy competentes en la captura de calor y la tierra subyacente se encuentra unos grados más caliente que la del entorno. La precipitación es baja, pero las bajas temperaturas impiden la evaporación y facilitan el mantenimiento de las reservas de agua. Además, la barrera sólida que genera la tierra helada impide que el agua vaya muy abajo.

En el desierto las precipitaciones son tan escasas como en el Ártico, pero al igual que en el Ártico, algunas plantas han desarrollado mecanismos adecuados para vivir en los desiertos. Puede florecer de noche a mañana en el desierto, bajo la influencia de la lluvia súbita, la onda caliente y húmeda, u otro factor relevante de carácter momentáneo. Las flores y los frutos necesitan una gran inversión energética para su creación y desarrollo, y tienen poco tiempo antes de perder la humildad de las plantas. Por ello, deben tener una gran sensibilidad a la hora de separarse de la lluvia intensa.