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🌱 Qué es una planta y qué le costó salir del agua

El parentesco con las algas verdes y las cinco adaptaciones que hicieron posible la vida en tierra firme.

Qué cuenta como planta

Los biólogos describen a las plantas como organismos eucariontes y pluricelulares, con tejidos y órganos que tienen funciones y estructuras especializadas, y que en su enorme mayoría hacen fotosíntesis. La mayoría tiene además tejidos fotosintéticos y órganos que la anclan al suelo, a una roca o a otra planta.

Esa descripción es correcta y no alcanza para nada práctico: hay algas pardas de decenas de metros que casi la cumplen. Lo que de verdad separa a una planta es dónde puede vivir y qué tuvo que inventar para lograrlo.

El dato que ordena todo lo demás: la Tierra tiene unos 4600 millones de años, y no hubo plantas terrestres hasta hace unos 400 millones. Es decir, durante casi el 90 % de la historia del planeta, la tierra firme estuvo pelada. La vida ya llevaba muchísimo tiempo en el agua —hace 500 millones de años ya había arqueas, bacterias, algas, otros protistas y animales como esponjas, corales y gusanos—, pero salir era otra cosa.

Hoy hay unas 300 000 especies de plantas, y ocupan nichos completamente distintos entre sí: los nenúfares gigantes del Amazonas, los bosques alpinos de montaña y los agaves del desierto de Chihuahua son todos plantas.

Dato: La tierra firme estuvo sin plantas durante unos 4200 millones de años. Cuando por fin salieron, cambiaron el planeta entero: el oxígeno que respiras, la comida que comes y la madera de tu casa vienen de esa mudanza.

El parentesco con las algas verdes, y cómo se sabe

Las plantas terrestres y las algas verdes actuales comparten un ancestro común. Ese ancestro era, muy probablemente, un alga verde de agua dulce, y hay una pista de por qué justamente de agua dulce: un charco se seca y el mar no. Un organismo de agua dulce ya enfrentaba periodos de sequía, y las adaptaciones que le servían para aguantarlos —embriones protegidos, cubiertas resistentes— fueron las mismas que después permitieron salir del agua del todo.

Lo interesante no es la afirmación sino cómo se sostiene. No se apoya en una sola prueba, sino en seis características independientes que plantas y algas verdes comparten, y que juntas serían un accidente muy improbable.

Este es un buen ejemplo de cómo se argumenta un parentesco en biología, y es el mismo tipo de razonamiento que se usó en la unidad de Evolución: una coincidencia se explica por azar, seis coincidencias en cosas no relacionadas entre sí se explican mejor por herencia común.

  • Paredes de celulosa

    Las dos construyen su pared celular con el mismo material, la celulosa, y no con otro de los muchos posibles.

  • Placa celular al dividirse

    Las dos parten la célula formando una placa en el medio, que es una manera de dividirse muy distinta de la de otros grupos.

  • El mismo tipo de clorofila

    Hay varios tipos de clorofila en la naturaleza, y las plantas usan exactamente los mismos que las algas verdes.

  • Genes parecidos en el ARN ribosomal

    La secuencia de esos genes cambia muy despacio, así que el parecido entre dos grupos mide parentesco y no coincidencia.

  • Almidón como reserva

    Las dos guardan su alimento en forma de almidón, cuando otros grupos guardan otras sustancias completamente distintas.

  • Las mismas enzimas en las vesículas

    Coinciden hasta en detalles bioquímicos internos que no tendrían por qué parecerse si el parentesco fuera lejano.

Dato: Ninguna de estas seis pruebas convence sola. Juntas sí, y por el mismo motivo por el que seis testigos que no se conocen entre sí y cuentan lo mismo son más creíbles que uno solo.

Las cinco adaptaciones a la tierra firme

Vivir fuera del agua tiene ventajas enormes —hay más luz, hay más dióxido de carbono disponible y al principio no había competencia ni herbívoros— pero también problemas que en el agua sencillamente no existen. Estas cinco adaptaciones son las respuestas.

Vale la pena verlas como respuestas y no como una lista, porque así no hay que memorizarlas: se pueden reconstruir preguntándose qué le pasa a un ser vivo cuando lo sacas del agua.

Y hay un detalle precioso en la lista: la segunda existe porque la primera creó un problema nuevo. La cutícula sella la planta para que no se seque, pero una planta sellada tampoco puede intercambiar gases, y sin intercambio de gases no hay fotosíntesis. El estoma es la solución a un problema que la propia solución anterior había causado.

Salir del agua: cinco problemas y cinco solucionesNo son cinco palabras que memorizar: cada una resuelve algo que el agua daba gratis.EL PROBLEMALA ADAPTACIÓNEn tierra te secasCutículaUna capa grasosa y a veces cerosa que impermeabiliza. Los lípidos no se disuelven en agua.…pero sellada no respiraEstomasAberturas que se abren y se cierran. Existen porque la cutícula creó este problema.El agua ya no te rodeaTejido vascularTubos que suben agua y bajan alimento más rápido y más lejos que la difusión.Sin agua no nada el gametoEsporas y polenLa espora aguanta la sequía; el polen lleva al gameto sin necesidad de una película de agua.La cría queda a la intemperieSemillaEmbrión, despensa y cáscara: espera dormida hasta que las condiciones sirvan.La cutícula causó el problema que resuelven los estomas: por eso van juntos.
Salir del agua: cinco problemas y cinco soluciones

Cinco problemas de la tierra firme y sus soluciones

  1. 1. La cutícula

    Contra la deshidratación: una capa grasosa que impermeabiliza la superficie.

    • La capa externa de células produce una cubierta grasosa que recubre casi todo lo que sobresale del suelo.
    • Puede llevar además cera, y eso le da a algunas hojas el aspecto grisáceo que se ve en un agave.
    • Las grasas y las ceras son lípidos y no se disuelven en agua, así que impiden que el agua del tejido se evapore.
    • De paso funciona como barrera contra microorganismos que quisieran invadir la planta.

    Ojo: En ambientes muy secos la capa de cera es más gruesa, lo que es una pista para reconocer plantas de desierto.

  2. 2. Los estomas

    Contra el sellado total: aberturas regulables para el intercambio de gases.

    • La fotosíntesis necesita que entre dióxido de carbono y que salga oxígeno, y la cutícula impide las dos cosas.
    • Los estomas son aberturas en la capa celular externa de las hojas y de algunos tallos.
    • Se abren y se cierran, así que la planta puede intercambiar gases cuando le conviene y sellarse cuando no.
    • Están sobre todo en las hojas, que es donde ocurre la mayor parte de la fotosíntesis.

    Ojo: La cutícula causó el problema que resuelven los estomas: por eso las dos adaptaciones van siempre juntas.

  3. 3. El tejido vascular

    Contra la lentitud de la difusión: tubos de transporte especializados.

    • En el agua, las sustancias entran y salen de las células por ósmosis y difusión, que son procesos lentos y de corto alcance.
    • El tejido vascular mueve sustancias mucho más rápido y a distancias mucho mayores que la difusión.
    • Además da soporte, porque algunas de sus células tienen paredes gruesas que sostienen a la planta.
    • Por eso las plantas vasculares alcanzan tamaños que las no vasculares no pueden alcanzar.

    Ojo: Las plantas que carecen de él, las no vasculares, tienen que ser pequeñas: sin tubos, la difusión solo alcanza a distancias cortas.

  4. 4. Las estrategias de reproducción

    Contra la falta de agua para el gameto: esporas resistentes, y después polen.

    • Una espora es una célula haploide capaz de producir un organismo nuevo por sí sola.
    • Las esporas de las plantas terrestres tienen cubiertas protectoras impermeables que aguantan la sequía.
    • Aun así, en estas plantas el espermatozoide todavía tiene que nadar, así que hace falta una película de agua.
    • Las plantas con semilla resolvieron eso aparte, con adaptaciones que llevan el gameto masculino sin necesidad de agua.

    Ojo: Que la espora aguante la sequía no significa que la planta ya no necesite agua para reproducirse: son dos cosas distintas y se preguntan juntas.

  5. 5. La semilla

    Contra la intemperie: un embrión con despensa y cáscara que puede esperar.

    • Una semilla contiene un embrión, nutrientes para ese embrión y una cubierta protectora.
    • Gracias a eso puede sobrevivir en condiciones ambientales hostiles en las que una espora suelta moriría.
    • Germina cuando las condiciones se vuelven favorables, no cuando cae: puede esperar.
    • Muchas tienen además estructuras para viajar lejos, como alas, ganchos o flotadores.

    Ojo: La semilla no sustituye a la espora: las plantas con semilla siguen produciendo esporas, solo que ya no las sueltan al ambiente.

El agua sigue mandando

Aunque las cinco adaptaciones funcionaron, el agua nunca dejó de ser el factor que más condiciona a una planta. En vocabulario de la unidad de Ecología: el agua es el factor limitante por excelencia del reino vegetal.

Se nota en todos los niveles. Los musgos, que no resolvieron ni el transporte ni la reproducción sin agua, están confinados a lugares sombreados y húmedos. Los helechos, que resolvieron el transporte pero no la reproducción, viven mejor donde hay humedad aunque puedan aguantar sequía. Y las plantas con semilla, que resolvieron las dos cosas, son las que hoy están en todas partes, incluidos los desiertos.

Ese orden —quién resolvió qué— es exactamente el orden de esta unidad, y también, más o menos, el orden en que aparecieron en la historia de la vida.

Qué resolvió cada grupo, y dónde puede vivir por eso
AspectoQué resolvióDónde puede vivir
Musgos y otras no vascularesCutícula y esporas, pero sin tubos ni reproducción sin aguaSolo lugares sombreados y húmedos, y siempre pequeños
Helechos y otras vasculares sin semillaAdemás, el transporte: ya tienen tejido vascularPueden ser grandes, pero siguen necesitando agua para reproducirse
Gimnospermas y angiospermasTodo lo anterior, más la semilla y el polenPrácticamente cualquier ambiente terrestre, desiertos incluidos

Dato: El agave del desierto de Chihuahua y el nenúfar gigante del Amazonas son las dos plantas de la portada del capítulo. Una vive donde casi no hay agua y la otra flota sobre ella: las dos son plantas con semilla.

Basado en: Biggs, Biología, cap. 21 «Introducción a las plantas», sección 1.