Los científicos finalmente resuelven el 'Abominable Mystery' de Charles Darwin

Durante muchos años, Charles Darwin fue perseguido por las flores. En 1859, el naturalista publicó su obra más famosa, En el origen de las especies, el libro que generalmente es considerado como el fundamento de la biología evolutiva. Pero 20 años después, todavía le molestaba una gran cosa: ¿De dónde diablos venían todas las flores? En una carta al botánico Joseph Dalton Hooker en 1879, Darwin llamó a este problema un "misterio abominable". Puede que suene tonto, pero Darwin realmente no pudo explicar cómo las plantas florecientes, conocidas como angiospermas, se habían elevado a su dominio tan rápidamente. Angiospermas primitivas: un grupo que incluye pinos y palmas.

El registro fósil nos muestra que hace unos 100 millones de años, durante el período Cretácico, una gran variedad de angiospermas entró en escena y reemplazó a las gimnospermas como el tipo de planta dominante en la Tierra. Esta repentina abundancia de plantas -los antepasados ​​de la lavanda moderna, el trigo, las rosas, las magnolias, las margaritas, etc.- contradice la teoría de Darwin de que las nuevas especies surgen muy lentamente con el tiempo como resultado de presiones selectivas. Las hipótesis actuales sugieren que la mayoría de las angiospermas evolucionaron junto con los insectos u otros animales que los polinizan, sin lo cual no es posible que las plantas produzcan frutos con semillas. Pero estas hipótesis no explican el auge épico en las antiguas angiospermas.

En un artículo publicado el jueves en la revista. Biología del PLOS, un par de científicos propusieron una respuesta al misterio abominable de por qué las angiospermas reemplazaron a las gimnospermas de manera tan abrupta. Kevin Simonin, profesor asistente de ecología y evolución en la Universidad Estatal de San Francisco, y Adam Roddy presentan evidencia de que todo se reduce a la eficiencia de las células. El secreto del éxito de las angiospermas, dicen, es una rápida reducción de tamaño de las células de las plantas a partir de hace 140 millones de años. Esta reducción de personal aumentó dramáticamente su eficiencia. Una vez que las angiospermas se volvieron mucho más eficientes, su dominio de los ecosistemas terrestres era solo una cuestión de tiempo.

El equipo de investigación llegó a esta conclusión al examinar el tamaño relativo de los genomas en las angiospermas y gimnospermas, luego comparando esos números con la capacidad de captura de dióxido de carbono de las plantas y la eficiencia de transferencia de líquidos. El tamaño de las células puede variar mucho debido a diversos factores, pero el tamaño del genoma es un factor predictivo importante del tamaño de las células. Por lo tanto, concluyeron, un genoma más pequeño significa una célula más pequeña y, por lo tanto, se pueden empaquetar más células en el mismo volumen de tejido vegetal, lo que permite que una planta absorba más dióxido de carbono y agua, produciendo así más carbohidratos que producen energía e impulsan el crecimiento..

La fotosíntesis es una gran parte de esta imagen, ya que, como todos sabemos, las plantas necesitan luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos. Investigaciones anteriores han establecido que las capacidades fotosintéticas más altas de las angiospermas les ayudaron a crecer mucho más rápidamente que sus primas gimnospermas, pero este nuevo estudio nos muestra cómo Las angiospermas lograron este alto nivel de eficiencia.

Entonces, aunque la coevolución con los polinizadores desempeñó un papel importante en los mecanismos específicos de la evolución de la angiosperma, Simonin y Roddy dicen que hay algo común en todas estas plantas, algo fundamental para su arquitectura biofísica, que les permitió conquistar el mundo. Quizás esta investigación tranquilizaría a Darwin. Pero lo más probable es que él simplemente tendría nuevas preguntas.

Resumen: El abrupto origen y la rápida diversificación de las plantas con flores durante el Cretácico se han considerado durante mucho tiempo como un "misterio abominable". Si bien la causa de su gran diversidad se ha atribuido en gran medida a la coevolución con polinizadores y herbívoros, su capacidad para superar a los helechos previamente dominantes y Las gimnospermas han sido objeto de muchas hipótesis. Entre ellos, es común que solo las angiospermas hayan desarrollado hojas con estomas más pequeños, más numerosos y más altamente ramificadas, que permitan mayores tasas de transpiración, fotosíntesis y crecimiento. Sin embargo, se desconoce la forma en que las angiospermas empacan sus hojas con estomas más pequeños y más abundantes y más venas, pero están vinculadas, según lo demostramos, a simples restricciones biofísicas sobre el tamaño de las células. Solo los linajes de angiospermas experimentaron una rápida reducción del tamaño del genoma durante el período Cretácico temprano, lo que facilitó las reducciones en el tamaño de las células necesarias para empaquetar más venas y estomas en sus hojas, lo que efectivamente acercó la productividad primaria real a su potencial máximo. Por lo tanto, la mayor capacidad competitiva de las angiospermas se debe en gran parte a la reducción del tamaño del genoma.