Recorrer un bosque nos muestra la altura que pueden alcanzar las plantas. Los árboles se elevan por encima del suelo, con sus hojas buscando la luz del sol.
La altura ayuda a la supervivencia de las plantas, pero depende de sistemas internos que transportan agua y nutrientes a través de ellas. Estos sistemas no aparecieron de forma repentina.
Las primeras plantas terrestres permanecían muy cerca del suelo y tenían estructuras simples. Los científicos han dedicado muchos años a comprender cómo estas pequeñas plantas eventualmente se convirtieron en árboles altos.
Un fósil de planta con más de 400 millones de años está ayudando ahora a explicar cómo ocurrió este cambio.
Las primeras plantas permanecieron pequeñas
Cuando las plantas colonizaron por primera vez la tierra, el tamaño fue una limitación importante. Las primeras especies carecían de raíces, hojas y tejidos de transporte internos, lo que significaba que el agua y los nutrientes solo podían moverse a cortas distancias.
Este diseño inicial restringió el crecimiento y confinó a las plantas a ambientes húmedos donde los recursos permanecían cerca.
Durante gran parte del siglo pasado, los investigadores creyeron que este problema tenía una solución sencilla.
Según la visión tradicional, las algas dieron origen a plantas similares a musgos, y esas plantas evolucionaron finalmente a especies vasculares con tejidos de transporte dedicados. Esta secuencia parecía lógica y fácil de seguir.
La investigación genética ha complicado esta historia. Estudios recientes sugieren que el ancestro más antiguo de las plantas terrestres no se parecía ni a los musgos ni a las plantas vasculares.
Este hallazgo planteó nuevas preguntas sobre cómo era ese ancestro y cómo funcionaban sus tejidos internos.
Un fósil explica cómo crecen los árboles
El Rhynie Chert, en el norte de Escocia, conserva algunos de los mejores fósiles de plantas antiguas que se han encontrado. Entre ellos se encuentra Horneophyton lignieri, una planta pequeña descubierta a principios del siglo XX.
Los primeros estudios describieron sus tejidos internos como una versión primitiva de los sistemas vasculares modernos.
La imagen moderna ha cambiado esa perspectiva. Los investigadores que revisitaron el fósil con microscopios avanzados notaron características que los estudios anteriores no pudieron resolver.
Estos detalles sugirieron que Horneophyton seguía un diseño interno completamente diferente.
“A diferencia de las plantas modernas, que transportan agua y azúcares por separado, Horneophyton los mueve alrededor de su cuerpo juntos”, explicó el Dr. Paul Kenrick, autor principal del estudio. “Este tipo de sistema vascular nunca se había visto antes en ninguna planta viva”.
El descubrimiento de este sistema vascular remodeló la forma en que los científicos interpretan la evolución temprana de las plantas.
Una vía común en las plantas
Las plantas modernas dependen de dos tejidos separados para el transporte. El xilema transporta agua y minerales hacia arriba, mientras que el floema distribuye los azúcares producidos durante la fotosíntesis. Esta separación permite que las plantas crezcan altas y soporten cuerpos grandes.
Horneophyton funcionaba de manera diferente. Sus tejidos internos movían el agua y los azúcares a través de las mismas células. Este enfoque limitaba la eficiencia, pero representaba un claro paso adelante con respecto a las plantas terrestres más simples.
Cuando Kenrick y sus colegas examinaron el fósil en tres dimensiones, la estructura quedó clara.
“Utilizando microscopía confocal láser de barrido, pudimos crear modelos 3D de la estructura interna de Horneophyton”, dijo Kenrick. “Mostraron claramente que esta planta tenía un tejido conductor novedoso que proviene de una etapa anterior de la evolución del sistema vascular”.
La planta dependía en gran medida de las células de transferencia, que mueven sustancias entre las células vecinas. Esta configuración solo funcionaba a cortas distancias, lo que explica por qué Horneophyton permaneció pequeña a pesar de su complejidad interna.
Cómo crecieron más altos los árboles
Esta estructura inusual ofrece información sobre cómo evolucionaron los sistemas vasculares. La evidencia sugiere ahora que el transporte de azúcares apareció antes que el transporte eficiente de agua.
Las plantas tempranas pueden haber resuelto primero el desafío de distribuir los alimentos internamente, y luego desarrollaron tejidos que podían mover grandes volúmenes de agua hacia arriba.
“Su sistema vascular parece estar compuesto principalmente por células de transferencia que estaban moviendo tanto agua como azúcares”, dijo Kenrick.
“Sugiere que las células similares al floema parecen haber evolucionado primero, y que el xilema llegó más tarde. Un sistema como este solo puede funcionar en plantas pequeñas”.
Horneophyton encaja perfectamente en esta secuencia, ocupando un punto intermedio entre las primeras plantas terrestres y las especies vasculares posteriores.
Competencia y cambio
El Rhynie Chert conserva varias especies de plantas que vivieron lado a lado. Algunas de estas plantas ya mostraban sistemas internos más avanzados.
Asteroxylon, por ejemplo, tenía xilema y floema claramente separados, lo que le permitía crecer más alto que Horneophyton.
Esta separación ofreció una gran ventaja. Las plantas que podían crecer más altas y formar árboles accedían a más luz y se extendían más fácilmente por la tierra.
Con el tiempo, las especies con sistemas de transporte completamente divididos llegaron a dominar los ambientes terrestres.
Horneophyton siguió un camino diferente. Su sistema mixto pronto quedó obsoleto, sin dejar descendientes directos. Aún así, su registro fósil captura una etapa crucial en la historia de las plantas.
Repensando el crecimiento temprano de los árboles
Muchos fósiles de plantas antiguas se han interpretado a través de supuestos modernos, lo que a veces ha oscurecido su verdadera naturaleza.
Revisitar estos especímenes con nuevas herramientas ha revelado lo experimental que fue realmente la evolución temprana de las plantas.
“Estas plantas se han conocido durante mucho tiempo, pero tienden a ser encasilladas en categorías preexistentes que no les encajan”, dijo Kenrick.
“Al dejar de lado nuestras ideas existentes y observarlas con tecnología moderna, podemos ver que sus tejidos son muy diferentes de lo que esperábamos”.
Cada fósil reexaminado añade profundidad a la historia de cómo las plantas remodelaron la Tierra. Mucho antes de que existieran los bosques, las plantas pequeñas probaron diferentes soluciones a la vida en la tierra, y uno de esos experimentos ahora ayuda a explicar cómo el planeta se volvió verde.
El estudio se publica en la revista New Phytologist.
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