Primavera, espertador de flores

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

• Biokimika

Non todas as plantas florecen na primavera. O arroz e a soia, por exemplo, florecen cando empezan a acurtar os días de outono. En calquera caso, todos sabemos que a primavera é a estación máis elixida paira florecer.

As plantas atópanse en fase vexetativa antes de iniciar o proceso de floración. Con todo, certas condicións fan que se inicie a fase de reprodución das flores, dando lugar á produción destas. Estas condicións poden ser endóxenas, propias das características da planta, e exógenas, do medio. Entre os endóxenos atópanse, por exemplo, a idade da planta e o ciclo de desenvolvemento. Entre as condicións do medio poden estar influenciadas pola lonxitude dos días ou fotoperiodos, a intensidade e calidade de luz, a influencia temporal ou barnización do frío, a temperatura, a auga e a dispoñibilidade dos alimentos, etc.

Os mecanismos que provocan a floración son de gran interese paira moitos investigadores, que puideron coñecer en detalle analizando a pequena herba Arabidopsis thaliana. A análise das funcións dos xenes é a clave paira entender estes mecanismos.

Algunhas plantas teñen espertadores xenéticos que dan a orde de espertar e pasar á floración de primavera. A miúdo, o aumento das horas de luz activa os espertadores das flores. Os detectores de luz da planta e os reloxos biolóxicos colaboran paira iniciar o florecimiento.

Gran variedade de cores, formas e tamaños, pero cun único obxectivo.

Paira iso, as plantas reciben sinais luminosos a través dos fotorreceptores. Cada fotorreceptor reacciona ante un determinado tipo de raios de luz. Os fitocromos toman o vermello e o vermello afastado e os criptocromos o azul e o ultravioleta. Segundo a luz, os fotorreceptores modifican a expresión do xene que codifica a proteína Constans (CO). Cando o día alárgase, a proteína CO acumúlase e envía unha mensaxe paira iniciar a floración.

Para que se produza este proceso, os fotorreceptores realizan funcións opostas paira provocar variacións na cantidade de CO. Algunhas producen degradación de proteínas CO, pero outras inhiben a súa degradación. En horas de luz, os criptocromos e o fitocromo A evitan a rotura da proteína CO. Con todo, baixo a influencia da luz vermella matinal, o fitocromo B impulsa esta rotura.

Cando o día comeza a alargarse, os criptocromos e o fitocromo A traballan máis horas. Como consecuencia, conservan máis proteínas e aos poucos a concentración de CO aumenta. Cando se acumula suficiente CO envía unha mensaxe aos outros xenes que interveñen na floración.

Mediante esta mensaxe actívanse os outros xenes e ponse en marcha todas as reaccións químicas necesarias paira florecer. Este sistema é válido paira calquera planta, aínda que o tempo de floración de cada especie é diferente. As plantas de floración temperá requiren una menor concentración de proteínas e as de floración tardía maior.

Na primavera as condicións son apropiadas paira obter abundante vexetación.

Nalgúns casos é necesario manter a planta a baixa temperatura antes de florecer paira iniciar o proceso de floración. Este mecanismo, denominado vernizado, é una estratexia paira medir a lonxitude do inverno paira saber que a primavera chegou realmente. Este proceso está fortemente influenciado polo represor de floración FLC ( Flowering Locus C ). As proteínas do FLC bloquean a floración reprimindo a acción de moitos xenes.

Cando a concentración de FLC é alta, por tanto, non pode producirse a floración. Cando fai frío moito, a concentración baixa e cando chega o tempo tépedo é posible florecer. Isto é debido a outros xenes como o xene VIN3 ( vernalisation insensitive 3 ). Este xene, baixo a influencia do frío, elimina a capacidade de limitar a floración do FLC. Deste xeito, a planta pasa dunha situación inalcanzable a unha situación dorsal. En definitiva, un represor delimita outro represor favorecendo así o proceso de floración.

Independentemente da vía de partida, una vez iniciado o proceso, prodúcese una indución de floración. En moitas plantas, as flores proveñen dos mesmos principios que desenvolven as follas.

Nun principio, as células son aparentemente moi homoxéneas, pero teñen diferenzas notables cando empezan a desenvolverse nos xenes. Estas diferenzas fan que a picante floral distribúase en catro rexións concéntricas. Exteriormente son o interior, cáliz, corola, androceo (órganos reprodutores masculinos) e gineceo (órgano reprodutivo femia), nos que se desenvolven sáibaos, pétalos, estambres e pistilo.

Os procesos químicos provocan a floración.

Estas catro partes forman as flores, e aínda que as máis rechamantes son as externas, e especialmente as pétaas, as máis importantes son as internas, onde reside a capacidade reprodutiva. Pero os externos tamén teñen importancia, xa que favorecen a reprodución atraendo aos polinizadores.

Os diferentes xenes implicados no desenvolvemento de cada sección. Nas flores máis comúns dáse o tipo de desenvolvemento ABC. Neste modelo distínguense tres tipos de xenes: A, B e C. Os xenes da clase A exprésanse en sáibaos exteriores e pétalos; os da clase C en xardineiros e pistilo; e os da clase B en pétalos xunto con A, e en xardineiros xunto con C.

A expresión da impide a de C e viceversa. Se houbese un mutante sen A, C influiría en todos eles, e as flores terían una secuencia de órganos desde dentro cara a fóra: o pistilo, o estampillo, o estampillo, o pistilo.

Expresión dos xenes tipo A, B e C nos órganos das flores.

J. Bergen, EC

Nun segundo nivel, por baixo da acción destes xenes atópanse outros axentes que definen o aspecto das flores. Algunhas delas son encimas paira sintetizar os pigmentos dos pétalos, que fan que as flores sexan dunha cor ou outro. Tamén se definen o tamaño e a forma das flores e, xunto co seu aspecto físico, o cheiro.

Todos os axentes implicados na floración son interdependientes e cada un debe realizar a súa obrigación no momento oportuno para que todos os procesos químicos déanse cando as condicións son as máis adecuadas. Todos eles teñen como obxectivo a proliferación da planta, desenvolvendo una forma adaptada ao medio.

De paso, enchen de cores os campos e as marxes dos camiños para que, se algún aínda non se decatou, saiba que temos a primavera aquí.

Os angiospermas, ou plantas que florecen, constitúen a maioría das plantas terrestres. Precederon as gimnospermas (coníferas, entre outras). Estas plantas, no Carbonífero, fai máis de 300 millóns de anos, comezaron a expandirse até o Cretácico que dominou a vexetación mundial.

Os Gimnospermos xa tiñan sementes e esta característica foi importante paira poder reproducirse no medio terrestre. Pero o que fixo notar as angiospermas era ter as sementes gardadas nunha bolsa pechada. Paralelamente, desenvolveron a flor, dotando dun sistema de reprodución sexual fiable e seguro. As flores demostraron que, ademais de protexer as sementes, son un deseño perfecto paira atraer aos polinizadores.

Desde a destrución do Cretácico e o Terciario (fai 65 millóns de anos), as principais plantas terrestres foron o proceso de diversificación e consolidación das plantas con flores. Clasifícanse en máis de 300 familias, cun total de 250.000 especies. Entre estas especies atópanse, ademais, as pequenas herbas e as árbores xigantes, con ciclos de vida semanais e centenarios, que poden vivir no frío intenso e na calor do deserto, e que, aínda que predominan as dos terreos, adaptáronse aos medios acuáticos.

O predominio das plantas que florecen permitiu a creación de novos nichos ecolóxicos e a extensión dalgúns antigos. As flores e froitos foron novas fontes de comida e desenvolvéronse frugívoros. O mesmo ocorreu coas sementes agrupadas e as granívoras. Ademais, xunto ás especies que florían evolucionaron os insectos, expandíronse moito e, por tanto, os insectívoros tamén aumentaron.

Fermosas, exóticas, sofisticadas. As orquídeas sempre estiveron rodeadas de matanzas. Salvo na Antártida, habitan en todos os continentes e coñécense de todas as cores, excepto os negros.

Aínda que a maioría viven en zonas tropicais, tamén poden verse na nosa contorna. En Europa clasificáronse unhas cincocentas especies, das que se poden atopar oitenta e cinco no País Vasco. A pesar da súa singularidade, teñen o mesmo obxectivo que calquera outra flor, a reprodución, e desenvolveron este espectacular aspecto para que sexa o máis atractivo posible.

Moitas orquídeas empezan a preparar a floración a tempo, xa que é un proceso a realizar con moito coidado. Ademais da súa beleza, a característica máis destacable das orquídeas é a unión dos órganos femininos e masculinos. Por outra banda, as plantas que florecen teñen as sementes máis pequenas e crean flores que fascinan a moitas persoas.

Pero o seu obxectivo non é gustar aos humanos, senón aos insectos. En definitiva, as flores elegantes das orquídeas non son máis que una ferramenta perfecta paira atraer aos polinizadores. Por exemplo, a flor Ophrys ten forma de abella femia e desprende ademais o cheiro das hormonas de abéllaa femia. Isto atrae ás abellas masculinas que se colocan sobre a flor coa intención de copular. A intención das abellas non se cumpre, por suposto, pero si o obxectivo da flor, xa que o pole queda pegado no corpo do insecto. As orquídeas tamén enganan aos polinizadores con outros cheiros e fanlles crer que hai un doce néctar nas flores. Nestes casos os insectos tamén estenden pole sen premio.

O aspecto das flores tamén influíu nos seres humanos. Algunhas flores e outras partes das plantas aseméllanse aos órganos sexuais, polo que foron utilizadas como afrodisíacos durante séculos. O nome do xénero Orchis, que dá nome a toda a familia, significa “testículos” en grego. Nomeóuselle así porque ten dous tubérculos similares a este apartado masculino.

As orquídeas son tesouros dos coleccionistas e teñen moitos significados simbólicos en todo o mundo. En China, por exemplo, son a imaxe da fineza, a amizade, a perfección, a fertilidade, a feminidade, a nobreza e a elegancia. Neste pobo hai una lenda paira orquídeas. Segundo esta lenda, a primeira orquídea foi una bela princesa que se converteu en flor por mor de una bruxaría.

Podemos atopar flores en case calquera época e lugar. É certo que en moitas zonas non florece a vexetación, pero ás veces as flores tamén se adaptaron a condicións extremas.

Nalgunhas zonas do Ártico habitan numerosas plantas que souberon adaptarse á curta estación do ano de desenvolvemento e ao clima hostil. Na maior parte do ano, o clima é duro e a terra vese baleira. Pero no verán curto, cando a neve se derrite, aparecen flores de varias cores. A unha profundidade dun metro, a terra está sempre xeada, pero estas plantas son moi competentes na captura de calor e a terra subxacente atópase uns graos máis quente que a da contorna. A precipitación é baixa, pero as baixas temperaturas impiden a evaporación e facilitan o mantemento das reservas de auga. Ademais, a barreira sólida que xera a terra xeada impide que a auga vaia moi abaixo.

No deserto as precipitacións son tan escasas como no Ártico, pero do mesmo xeito que no Ártico, algunhas plantas desenvolveron mecanismos adecuados paira vivir nos desertos. Pode florecer de noite a mañá no deserto, baixo a influencia da choiva súbita, a onda quente e húmida, ou outro factor relevante de carácter momentáneo. As flores e os froitos necesitan una gran investimento enerxético paira a súa creación e desenvolvemento, e teñen pouco tempo antes de perder a humildade das plantas. Por iso, deben ter una gran sensibilidade á hora de separarse da choiva intensa.