El sexo de las flores

 

Los investigadores Violeta Simón, Marcial Escudero y Juan Arroyo, del área de Botánica en la Facultad de Biología de la Universidad de Sevilla, han liderado un estudio en el que, en colaboración con investigadores de otros cuatro países, demuestran la hipótesis de la polinización precisa de Charles Darwin a nivel de todas las angiospermas (las plantas con flor), cuando se preguntaba “¿Acaso las plantas que poseen órganos masculinos y femeninos juntos, no reciben también influencia de otras plantas?” Razonaría entonces Darwin el botánico entendiendo que la clave estaba en “la fertilización cruzada”.

 

En 1840 Darwin pondría en práctica su teoría diseccionando flores para demostrar que muchas de ellas poseían mecanismos estructurales que impedían o minimizaban la autofertilización. En este blog relataríamos como él mismo como “polinizador”, tumbado boca abajo en el césped, fue transfiriendo polen de flor a flor y comprobó pesando las semillas que las más pesadas eran las de las flores cruzadas, era el “vigor hibrido”.

 

De manera general sabemos que existen tres tipos de polinización: anemófila cuando el polen llega a las flores transportado por el viento; hidrófila si el trasporte se realiza por el agua y finalmente zoófila cuando la polinización se logra a través de animales. La autopolinización de una planta con su propio polen durante la floración conducirá  posteriormente a la autofecundación (los dos términos se utilizan a menudo indistintamente como sinónimos). ¿Podría existir una autofecundación en las flores?

Pensemos en el vino… Entre las vides silvestres existen plantas masculinas y plantas femeninas, es decir son dioicas. Por el contrario, las vides cultivadas tienen flores masculinas y femeninas en la misma planta, es decir son hermafroditas. Hoy día sabemos que si las vides no fuesen hermafroditas habría que plantar vides masculinas y vides femeninas para poder producir los frutos que nos permiten obtener buen vino, con todos los problemas de espacio, rentabilidad y fecundación imperfecta -racimos incompletos- que su cultivo implicaría.

 

La vid cultivada suele tener flores hermafroditas. Los órganos masculinos y femeninos están unidos en un mismo botón floral. Este hecho es la razón principal por la que las vides cultivadas se autofecundan en gran medida. El proceso se da dentro de la flor hermafrodita (autógama) o entre dos flores de los mismos racimos (uvas posteriores) y se denomina autofecundación en sentido estricto.

Esa relación entre las flores de dos sarmientos de la misma vid se denomina autofecundación en sentido amplio (geitonógama) y sabemos que alrededor del 99% de las vides cultivadas son plantas hermafroditas. En estos casos, las plantas no dependen en absoluto de ayuda externa (ni del viento, del agua, o de las abejas). Las flores hermafroditas tienen un altísimo grado de autofecundación, en torno al 98%.

 

La heterostilia es otra cosa. Resulta ser una forma única de polimorfismo morfológico que ocurre en las flores de ciertas especies las cuales poseen mecanismos para impedir la autofecundación de cada flor. En estas especies heterostílicas, existen dos o tres tipos de flores (llamadas morfos). En una planta individual, cada una de las flores comparten el mismo morfo, y estos morfos difieren cualitativamente entre sí en las longitudes de los pistilos y de los filamentos de los estambres. La heterostilia resulta ser una forma única de polimorfismo morfológico en las flores de ciertas especies que, como mecanismo, impide la autofecundación de cada flor.

 

El fenotipo para cada morfo está genéticamente determinado. Cuando una especie presenta dos morfos florales se denomina distílica. En uno de los morfos, llamado Pin, los estambres son cortos y los pistilos largos. En el otro morfo, llamado Thrum, los estambres son largos y los pistilos cortos. Las especies del género Primula son posiblemente el ejemplo mejor conocido de flores heteromórficas y el mecanismo reproductivo que estas especies poseen ha atraído considerable atención entre botánicos, genetistas y evolucionistas y a Charles Darwin, en el año 1862 como describiéramos (https://tinyurl.com/2n8hackv) comenzando este mes de abril en este blog lapesteloca. Estas hipótesis de la polinización precisa, depende de la presencia de rasgos florales y polinizadores que encajen como piezas de un “rompecabezas”, para que el polen se deposite y transfiera.

 

En las especies heterostilas hay dos tipos (a veces tres) de flores, llamadas morfos, que difieren en la posición de sus órganos sexuales. El morfo L tiene el estigma (órganos sexuales femeninos) arriba y las anteras (órganos sexuales masculinos) abajo. Y el morfo S, al revés. Darwin propuso que este sistema había evolucionado para promover la polinización cruzada (entre distintos individuos, para aumentar el vigor de la descendencia) mediante un mecanismo de polinización precisa entre los órganos sexuales femeninos y masculinos de cada morfo, en distintas partes del cuerpo del polinizador.

 

Las plantas conocidas como angiospermas producen flores y frutos y son el grupo de plantas más abundante y diversas, con aromas para atraer los polinizadores como dispensadores. En este grupo hay plantas que producen estructuras que son parte del mecanismo de dispersión del fruto y la semilla. Hay plantas bajo la división Magnoliophyta que crecen como árboles, arbustos, trepadoras y hierbas en ambientes terrestres y acuáticos. Este grupo de plantas tiene una amplia distribución en el mundo y pueden encontrarse plantas parasíticas, epífitas, saprófita, semi-parasítica como autótrofas. Tradicionalmente las Magnoliophyta se dividen en dos grandes grupos: monocotiledóneas (clase Liliopsida) y dicotiledóneas (clase Magnoliopsida).

 

“Hicimos una revisión exhaustiva de la presencia de heterostilia en todos los géneros de angiospermas y recopilamos más de 10,000 datos sobre la morfología floral y los polinizadores de muchas especies heterostilas y no heterostilas, y colocamos estos datos en una megafilogenia de todas las angiospermas para ver si la evolución de la heterostilia se asocia con rasgos florales y polinizadores que promuevan la polinización precisa”, explica la investigadora Violeta Simón.

 

Al observar las correlaciones entre heterostilia, rasgos florales y polinizadores, los investigadores encontraron que, efectivamente, la heterostilia evoluciona en linajes de flores con un tubo floral estrecho y polinizadores de probóscide larga como mariposas o polillas. 

Estas piezas encajan para que el polen pueda transferirse precisamente de un morfo a otro, como Darwin predijo.

 

Maracaibo, domingo 14 de abril, del año 2024