Botanoscopio

La ilimitada diversidad la vida ha maravillado siempre al hombre. Formas, colores, perfumes… Las variaciones son aparentemente infinitas y por muchos años que llevemos estudiándolas nunca cesan de sorprendernos. Las orquídeas, por ejemplo, mueven a una legión de aficionados que han generado toda una industria en torno a su admiración y cultivo. Pero los mecanismos que originan esta diversidad de formas, o dicho de otra manera, cómo el genotipo de un ser vivo (o sea, la secuencia de letras del ADN) se traduce a un fenotipo (a unos caracteres observables, como color o forma) se ignoran en gran medida y suponen una de las cuestiones centrales de la biología de hoy día.

En la fotografía de hoy se ilustra la variación del colorido floral en las “bocas de dragón” o Antirrhinum, un género de las familia de las Plantagináceas que alcanza su máxima diversidad de especies en la Península Ibérica. Sobre todo en el sureste de España, multitud de especies, muchas de ellas de difícil identificación, aparecen en roquedos y muros. La diversidad de formas y colores de las flores de Antirrhinum es enorme, y casi siempre existen ejemplares de aspecto intermedio difíciles de adscribir a una especie u otra.

Aquí se ilustra que las diferencias en la intensidad del color de las flores y la presencia o no de venas, o guías de néctar, depende de dos factores de transcripción, unas proteínas llamadas Rosea y Venosa, que regulan la síntesis y distribución del pigmento rojo, una antocianina. Estas proteínas se comportan como “interruptores”, que se unen a determinadas partes del ADN de la planta y encienden o apagan sus genes diana.

Como veis, las formas y colores dependen de mucho más que la mera secuencia de letras del ADN. Mientras que una mutación tarda miles o millones de años en producirse, los factores de transcripción pueden ser un medio rapidísimo para cambiar el aspecto de una planta y en última instancia, acabar produciendo una nueva especie. En los últimos años, un nuevo campo de la biología, la “epigenética” se está abriendo camino a pasos agigantados. Este campo estudia también cómo se regulan los genes y está teniendo consecuencias revolucionarias en cómo entendemos la evolución y la conservación de las especies. Pero de la epigenética y de la nueva frontera del conocimiento que ha abierto hablaremos en otra ocasión.

Nota. La imagen tiene varias erratas:

Antirrhinum barrelieri es en realidad A. litigiosum.

A. “meonanthemum” es A. meonanthum.

A. “nutellianum” es en realidad Sairocarpus nuttallianum, una planta de América pariente de Antirrhinum que nada tiene que ver con la Nutella, sino con Thomas Nuttall, botánico inglés y autor de "The Genera of North American Plants".

Un árbol de bosque, por ejemplo un haya de tamaño adulto, evapora unos 140 l de agua al día a través de sus hojas (1). Esta cantidad de líquido debe ascender diariamente a través del tronco, desde las raíces hasta la copa, a decenas de metros del suelo sin la presencia de un corazón que la bombee utilizando energía, como en los animales. Para conseguirlo, los árboles aprovechan las cualidades físicas del agua de manera que el transporte se produzca a coste cero. Sí amigos, aunque parezca increíble, el gigantesco Eucalyptus regnans, el árbol más grande de la Tierra, transporta litros y litros de agua a más de 100 metros de altura sin gasto de energía. Veamos cómo es posible esto.

El agua, y en general todos los líquidos, están sujetos a la acción de dos fuerzas: la cohesión, que mantiene unidas las moléculas y que es responsable, por ejemplo, de la forma de las gotas; y la adhesión, la fuerza de atracción que se establece entre las moléculas del líquido y las superficies que lo rodean. El mercurio, por ejemplo, tiene una fuerza de cohesión muy alta (por eso forma hermosas gotas esféricas), y baja fuerza de adhesión, que es la causa de que estas gotas parezcan resbalar libremente sobre la mesa sin empaparla, o en otros términos: el mercurio no se pega a otras superficies, no es un líquido que moja. El agua, por el contrario, es un líquido con baja cohesión en comparación con el mercurio pero en cambio alta fuerza de adhesión, es decir, se pega a las superficies que toca: moja.

El balance entre estas dos fuerzas produce la llamada capilaridad. Este fenómeno físico, que fue documentado por primera vez por Leonardo da Vinci, es responsable de que la pintura empape la brocha, la tinta fluya sobre el papel, la mecha de la vela no se consuma instantáneamente y de que el papel de cocina absorba el café que se me acaba de verter. El fenómeno consiste en que si ponemos un fino tubo de cristal (es decir, un capilar) en un recipiente con agua, ésta ascenderá por las paredes, más arriba cuanto más fino sea el tubo. Este ascenso varía entre los milímetros de subida en un tubo de cristal a decenas de metros en un tubo microscópico de celulosa, como los que conducen el agua dentro del tronco de un árbol. La capilaridad puede hacer ascender una columna de agua contra la fuerza de la gravedad hasta los 14 m de altura, por lo que para abastecer la copa de un árbol de bosque de 30 m se necesita una fuerza adicional.

En el árbol, además de las capilaridad, opera una fuerza de succión que se origina debido a la transpiración. Las hojas evaporan agua y como consecuencia de ello generan un vacío parcial que succiona los líquidos del tronco y raíces. Cuando una molécula de agua se evapora y sale de la hoja por los estomas, las moléculas siguientes „tiran“ unas de otras generando una formidable tensión. La combinación de estas dos fuerzas, capilaridad y tensión, es de un poder prodigioso y genera presiones negativas dentro del cuerpo de la planta que son diez o más veces mayores que la presión atmosférica. Como comparación, una olla exprés trabaja a 3 Atmósferas, con lo cual os podéis hacer una idea de la magnitud de las presiones que operan dentro de las plantas.

De esta manera es posible el ascenso del agua, y con ella de las sales minerales y los elementos necesarios para la vida, usando simplemente unas fuerzas limpias e ilimitadas que la naturaleza pone a disposición de los seres vivos. Está todavía por ver que el ser humano, con sus autoproclamadas inteligencia y grandeza, sea capaz de alcanzar una solución para sus problemas energéticos verdaderamente sostenible y beneficiosa para todos en lugar del oligopolio actual, construido para el beneficio de unos pocos a costa de la salud del planeta.

Referencia:

(1) Wullschleger et al. 1998. Tree Physiology 18: 499-512.

Los árboles son plantas enormes que dominan el paisaje en la mayoría de las regiones del globo. Sin embargo, muchas de estas formas arborescentes a que normalmente llamamos árboles, técnicamente no lo son. Un árbol, como veremos hoy, es una forma de crecimiento caracterizada por una estructura anatómica, una „forma corporal“ concreta. ¿Qué es lo que hace árbol al árbol? Primero, la presencia de madera. Muchas formas vegetales que podríamos calificar como arbóreas no son en rigor árboles: los bananos, cuyo tronco está formado por vainas de hojas comprimidas, son en realidad hierbas gigantescas; mientras que el drago o las palmeras (que aparecen invariablemente en las guías de árboles) tienen un interior esponjoso carente de madera y de este modo, botánicamente hablando, no son árboles, sino plantas herbáceas enormes de tallos endurecidos. Los saguaros y las chollas (especies de cactus) del desierto de Sonora más que árboles son toneles de agua venidos a más. Hay además formas vegetales gigantes, como los bambúes del género Dendrocalamus o ciertas algas pardas de las costas del Pacífico Norte (Nereocystis), que superan los veinte metros de longitud, y que claramente no son árboles.

El árbol está vivo, pero la leña, que constituye la mayor parte de su biomasa, no lo está: es un acúmulo de tejido muerto. Por ello la madera, el „esqueleto“ del árbol, no es comparable con los huesos de los animales, que están formados por un verdadero tejido vivo compuesto por células activas incluidas en una matriz mineral. Si un hueso se rompe, se fusionará de nuevo si es adecuadamente tratado, mientras que la madera no tiene la capacidad de regenerarse y si una rama o tronco se rompen no hay solución: el árbol tiene que producir un nuevo tronco o una rama nueva. La segunda característica anatómica de los árboles es que la parte viva de troncos, ramas y raíces es en realidad una capa finísima de unos milímetros de espesor, que envuelve la madera como un guante de seda y que se encuentra justo por debajo de la corteza. Todos habréis visto el tronco enrojecido de un alcornoque recién descorchado. Esta capa roja es el tejido vivo del tronco, que enrojece como reacción de defensa ante el aire y la luz. Esta finísima capa que envueve la madera se llama cámbium, y crece cada año produciendo madera hacia el interior del árbol y corteza hacia el exterior, ocasionando el crecimiento en grosor de los verdaderos árboles. En latitudes templadas este crecimiento se concentra en la primavera y el otoño dando lugar a la existencia de anillos en la madera, que se pueden contar para determinar la edad del árbol, o de una de sus ramas. Así que salvo las hojas, las yemas y el cámbium del que acabamos de hablar, toda la masa restante del árbol en troncos, ramas y raíces está muerta. Las palmeras no tienen un cámbium de este tipo ni crecimiento en grosor, así que técnicamente hablando no son árboles.

La actividad del cámbium produce madera en cada estación de crecimiento hacia el interior del tronco. Todos los años genera capas de células leñosas (el „xilema“, para lo más técnicos) que son como tuberías microscópicas. Estas células larguísimas mueren muy pronto tras formarse y se convierten en cañerías rígidas y huecas que transportan agua y sales minerales (la llamada „savia bruta“) desde el suelo hacia todos los tejidos vivos del árbol. El proceso de transporte, una de las grandes maravillas de la naturaleza ¡no necesita energía alguna! En primavera, estas cañerías están llenas de agua que asciende lentamente. A medida que el verano avanza se deshidratan paulatinamente, comprimiéndose y haciendo que el tronco del árbol esté crecientemente endurecido hacia su centro. Sólo los primeros centímetros de madera tienen función transportadora, y aparecen blanquecinos y esponjosos en sección, como se puede ver en la fotografía. Este anillo externo de color más claro se llama albura, en contraposición al interior oscuro y más pesado (el duramen, tan útil para los carpinteros) que ya no puede transportar agua y tiene una función de soporte meramente estructural.

El cámbium es también activo hacia el exterior, y simplificando un poco, produce la corteza y unas células conductoras especiales (el „floema“) que están vivas y que transportan los fluidos metabólicos del árbol: es decir, la savia propiamente dicha o „savia elaborada“ que fluye de las hojas y tallos verdes al tronco y raíces. La resina que exudan los pinos, almendros y muchos otros árboles cuando sufren una herida no es savia, sino una secreción que impregna toda la madera y que tiene función protectora frente a los patógenos, evitando la infección por hongos o bacterias, o el consumo de la madera por animales xilófagos (esto es, que se alimentan de madera). La resina de los pinos, por ejemplo, es muy rica en trementina (o aguarrás), y se ha explotado comercialmente de modo tradicional en muchos lugares de España. La corteza, la capa más externa del tronco, tiene una función protectora y puede ser muy gruesa, como en el alcornoque, donde el corcho protege el cámbium incluso de los fuegos. Si miráis un tronco de chopo, de cerezo o de abedul, veréis que la corteza está provista de marcas redondas de aspecto oscuro y áspero. Estas marcas se denominan lenticelas y contienen un tejido poroso que permite al cámbium recibir oxígeno del exterior.

Como os podéis imaginar, dada esta estructura anatómica, para matar a un árbol basta con extraer un anillo de cámbium de la base que deje al descubierto la madera. Ante un tratamiento así, la mayoría de los árboles perecerá sin remedio. Por eso es muy importante la protección de la base de los árboles urbanos durante las obras: una herida basal, fácilmente ocasionada por un obrero poco cuidadoso, puede dañar severamente el árbol, no sólo privándole de una parte importante de su savia sino además abriendo la puerta a todo tipo de infecciones fúngicas, acortando su vida y exponiendo a los viandantes y propiedades al riesgo de un golpe por caída de ramas o colapso del árbol en su totalidad, algo por desgracia muy de actualidad últimamente. Los árboles, esos gigantes que parecen invencibles, son en realidad seres relativamente vulnerables.