No tan obvio

A veces, la actividad científica parece ser un cúmulo de obviedades. Pero las cosas no son tan obvias y sencillas al principio. Descubrirlas resulta más complejo y trabajoso de lo que pudiera parecer. En primer lugar, hay que darse cuenta de que algo constituye un objeto de estudio, lo cual ya tiene su miga, y después hay que averiguar por qué todo sucede de esa manera.

En un reciente artículo, nuestro equipo de investigación demostró que las fuentes de alimento de origen humano, altamente predecibles, como un basurero o los descartes de la flota pesquera, aumentan la eficacia biológica de las especies oportunistas (1). Como resultado, el tamaño de sus poblaciones aumenta, lo que tiene consecuencias en el funcionamiento de las redes tróficas, la composición de las comunidades o/y la estructura de los ecosistemas. Además, se alteran procesos ecológicos como la competencia entre especies, las relaciones entre depredadores y presas o el flujo de nutrientes. En definitiva, estas fuentes de alimento reducen la diversidad de las comunidades animales, aumentan la capacidad de adaptación de las especies oportunistas ante los cambios ambientales y alteran la variabilidad temporal del tamaño de las poblaciones.

Todos estos resultados pueden parecer obvios a primera vista, pero no lo son. Recuerdo los años de mi adolescencia, cuando teníamos que hacer censos de gaviotas invernantes en las costas de la Comunidad Valenciana. Decidimos que lo mejor era ir a contarlas al atardecer, cuando los barcos de pesca regresan a puerto y vienen escoltados por bandos de gaviotas atentas a la selección del pescado por parte de los pescadores. En aquella época (hablo de mediados de los 80) a mí me parecía poco más que una anécdota el hecho de que las gaviotas siguieran a los barcos de pesca. Las gaviotas, pensaba yo, pescan en el mar y así obtienen la mayor parte de sus recursos. Lo que puedan obtener de los descartes será una especie de complemento, poco relevante para su biología. Además, seguro que se unía el rechazo psicológico a pensar que los aportes humanos podían ser de importancia para las aves. “Las gaviotas son salvajes y saben cómo sobrevivir sin nuestra ayuda”, debía de meditar yo para mis inocentes adentros.

Gaviotas tras la estela de un barco de arrastre. A toro pasado, sabemos que los descartes pesqueros representan un porcentaje importante en la dieta de numerosos depredadores apicales marinos. Pero a primera vista no es tan sencillo intuir que una nube de gaviotas oportunistas detrás de un barco sea mucho más que una anécdota (foto: Maite Louzao).

Sin embargo, el tiempo y algunas mentes lúcidas, con las que con el tiempo tuve la suerte de trabajar, han demostrado que aquello de anécdota no tenía nada. Los descartes de la pesca, por ejemplo, aportan el 40% de los requerimientos energéticos de la población total de la amenazada pardela balear (Puffinus mauretanicus) en la plataforma Delta-Columbretes (2). Numerosos depredadores apicales de la fauna marina, como cetáceos, tortugas y aves, mantienen hoy en día una estrecha relación con las actividades humanas en todo el mundo. Una relación que no es en absoluto anecdótica en la dinámica de sus poblaciones. En algunos casos, como en las comunidades de mamíferos carroñeros, este factor afecta incluso a procesos microevolutivos (adaptativos) que se reflejan en el tamaño corporal (1).

Vedas de pesca y capturas accidentales

Ahí va otro ejemplo de aparente obviedad. Una de las principales razones de que se produzcan capturas accidentales de aves marinas en los palangres es que esta flota faena cuando descansa la de arrastre, ya sea por fines de semana, fiestas de guardar o vedas oficiales. En esos días es más alta la probabilidad de que un ave marina, habituada a obtener alimento detrás de los arrastreros, se dirija a una embarcación artesanal de palangre y caiga accidentalmente en los anzuelos cebados con sardina. Simplemente porque a falta de un recurso predecible y abundante buscan otro que lo sustituya. Estos resultados han sido obtenidos de manera independiente y casi simultánea por dos equipos españoles de investigación para la conservación (3, 4). Claro, pensará el lector, es obvio que si estas aves están acostumbradas a ir detrás de los arrastreros, busquen otra alternativa si falta esa fuente de alimento. Pero sólo resulta obvio cuando se conocen los detalles. Es un efecto de la interacción entre dos pesquerías distintas, nada menos. De primeras, uno tiende a pensar que pardelas y gaviotas se ven atrapadas por los anzuelos del palangre debido a las características propias de este arte de pesca, por ejemplo, la hora de calado, la zona donde se faena, la carnada utilizada y el tipo de anzuelo o su número. Pero, para deducir que el problema no está sólo en la propia pesquería, sino también en otra, hay que levantar la cabeza, mirar al horizonte con perspectiva global y olvidarse de los aspectos puramente locales. Es preciso un enfoque holístico, tan necesario en ecología.

Recuerdo que la primera pista sobre este asunto me la dio Valentín Tena, uno de los guardas de las islas Columbretes. Valentín se encontraba en una buena situación para dar con la clave del asunto, ya que conocía bien a las pardelas y, además, había estado enrolado como pescador. Una fusión poco habitual. Así que, gracias Valentín, ¡tenías razón! Nosotros sólo lo demostramos con números, pero la idea crucial fue tuya. Una idea, por cierto, que puede ser clave para mitigar los efectos negativos del palangre, ya que bastaría con que el palangre no faenase los días de descanso de la flota de arrastre. Así que la cosa tiene su miga conservacionista.

Extracción selectiva de especialistas

Puede que ya lo haya contado en alguna otra ocasión, pero aquí viene muy a cuento y es bueno repetir las ideas para que calen. Cuando nos enfrentamos a situaciones en las que una especie poco abundante está siendo depredada por otra más abundante, ecléctica y oportunista (adjetivos por cierto nada peyorativos que sólo indican una gran flexibilidad ecológica) nuestra primera reacción es pensar en hacer descastes, controles de población. Sin embargo algunos trabajos han demostrado que basta con extraer de la población un número muy bajo de especialistas, como por ejemplo gaviotas patiamarillas frente a paíños, para que el efecto se reduzca drásticamente (5).

Algo parecido sucede en el caso de la mortalidad de buitres en parques eólicos. No todos los molinos de un parque eólico son iguales: hay algunos que son “depredadores” selectivos y basta con identificarlos y pararlos para que las matanzas caigan en picado. Esto también parece obvio a toro pasado, pero no lo es. Requiere estudio y observación, averiguar que los molinos no matan al azar, sino que responden a un patrón determinista.

Las regiones del cerebro

Un último ejemplo de lo poco obvias que son las cosas hasta que las descubrimos es la manera de funcionar del cerebro. Gracias a las tecnologías de vanguardia, los neurólogos han averiguado que en nuestra corteza cerebral no todas las neuronas se encargan de todo. Hay regiones que gestionan el habla, el tacto, la movilidad, la visión o la audición. Se han distinguido diversos lóbulos (parietal, frontal, occipital, temporal) y se ha cartografiado la actividad de las neuronas en esas regiones. No entendemos casi nada de por qué eso es así, pero al menos sabemos que el neocórtex está compartimentado, que hay cierta división del trabajo, aunque el cerebro trabaje siempre por medio de una red de interacción entre partes. Llegar a esto desde la concepción aristotélica del cerebro (un órgano encargado de refrigerar la sangre) requiere una considerable sofisticación de los métodos de estudio. De hecho, nos ha llevado casi 2.400 años averiguarlo.

Adquirir conocimiento es una tarea costosa. Requiere trabajo e inspiración por igual. Y la mejor indicación de que hemos dado con algo interesante quizá sea que los hallazgos, mirados a posteriori, nos parezcan hasta “obvios”.

Bibliografía

(1) Oro, D. y otros autores (2013). Ecological and evolutionary implications of food subsidies from humans. Ecology Letters, 16: 1.501-1.514.

(2) Arcos, J.M. y Oro, D. (2002). Significance of fisheries discards for a threatened Mediterranean seabird, the Balearic shearwater Puffinus mauretanicus. Marine Ecology Progress Series, 239: 209-220.

(3) Laneri, K. y otros autores (2011). Trawling regime influences longline seabird bycatch: new insights from a small-scale fishery. Marine Ecology Progress Series, 430: 241-252.

(4) García-Barcelona, S. y otros autores (2010). Modelling abundance and distribution of seabird by-catch in the Spanish Mediterranean longline fishery. Ardeola, 57: 65-78.

(5) Sanz, A. y otros autores (2009). Evidence-based culling of a facultative predator: efficacy and efficiency components. Biological Conservation, 142: 424-431.

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Dientes de gallina, cola de persona

No hace falta convencer a nadie a estas alturas (al menos en la vieja Europa) de que la evolución es un hecho. Sin embargo, este mes me gustaría ocuparme de los atavismos y los órganos vestigiales, porque prueban de manera especialmente clara que las formas de vida actuales han surgido por modificación de otras anteriores. Y nos hablan, además, de la importancia de los mecanismos embrionarios en la evolución.

Hace ya treinta años, el gran paleontólogo norteamericano Stephen Jay Gould (1941-2002) tituló uno de sus libros Dientes de gallina y dedos de caballo. Traducido al castellano, pierde la sonoridad original inglesa de Hen’s teeth and horse’s toes, pero aun así resulta sugerente y es, como el resto de su obra, una gran fuente de inspiración (1). Veamos. Las aves actuales (Neornithes) se dividen en dos grandes clados. Por un lado están las Paleognatas (que engloba a las grandes aves no voladoras como kiwis, avestruces, emús, ñandús, casuarios, tinamúes y las ya extintas moas de Nueva Zelanda y aves elefante de Madagascar) y por otro las Neognatas. Dentro de las Neognatas el clado de los Galloánsares se separó a mediados del Cretácico (2-4). El clado restante, conocido como Neoaves, se diversificó mucho y muy rápidamente poco después del límite entre el Cretácico y el Terciario. Con esto quiero decir que el grupo que engloba a gallináceas, patos y gansos no pertenece a las aves más modernas, por extraño que parezca, sino que su linaje se remonta al momento en que los dinosaurios dentados se convirtieron en terópodos emplumados. No es de extrañar, por tanto, que a veces los embriones de gallina ¡tengan dientes!

Solemos explicar la aparición de rarezas recurriendo a las “mutaciones”, como en el caso de aquellos monstruos que el naturalista francés Etienne Geoffroy Saint-Hilaire buscaba entre los animales domésticos con la esperanza de aprender algo de ellos. En muchos casos la mutación genética (entendida como la aparición de una novedad o alteración en la secuencia del genoma) sí ha resultado ser la causa de monstruosidades, como  el gato con dos cabezas o  la vaca con patas en el lomo. Pero no siempre. La aparición de dientes en las mandíbulas de un embrión de gallina no se debe a una mutación clásica sino que se produce por la activación de un gen ancestral aún presente en su genoma, aunque regulado a la baja para que no se exprese. Así que esos dientes tendrían poco de monstruoso y mucho de información histórica valiosa. A menudo la innovación genética procede, no ya de cambiar la ordenada estructura interna de un gen, sino de alterar las regiones donde se controla la expresión de uno o varios genes. Podríamos imaginar estas regiones como una especie de interruptores generales ubicados al margen de los genes, desde los cuales se decide cuáles se expresan y cuáles permanecen en silencio durante el desarrollo embrionario, cuáles se activan y cuáles quedan inactivados. Como luces que se apagan y se encienden a placer.

Las gallinas pertenecen a una estirpe de aves muy antigua y no es extraño que sus embriones desarrollen dientes reptilianos de vez en cuando, un rasgo ancestral. Foto del autor. 

La mutación clásica, al contrario de lo que habitualmente se enseña, no es la única fuente de innovación disponible para la selección natural. Como bien decía Gould, lo que sucede en el desarrollo embrionario (ontogenia) puede tener importantes consecuencias en la diversificación de los taxones (filogenia), a escala de especie o incluso superior. Activando y desactivando genes que regulan el desarrollo embrionario podemos producir innovaciones corporales (somáticas), como ya comentamos en esta misma sección hace un par de años (5). Es la llamada evo-devo (evolutionary developmental biology o biología evolutiva del desarrollo). A nadie debería sorprender que una especie situada en la base de la filogenia de las aves modernas, como la gallina, pueda desarrollar embriones con dientes de vez en cuando. Sus antepasados los tuvieron y esa información no se ha perdido, sino que simplemente ha permanecido oculta desde hace mucho tiempo. Los genes para fabricar dientes en las gallinas están todavía ahí, sólo que desactivados.

Dientes de gallina y dedos… ¡de avestruz!

A los lectores más exigentes que encuentren contradictorio que los dientes de gallina se parezcan a los de las aves fósiles, como Archaeopteryx, y éstos a su vez a los de cocodrilo, pero curiosamente no a los de los reptiles terópodos de los que proceden las aves, que son planos y aserrados, les recordaría que el mérito de la invención de los dientes hay que atribuírselo en realidad a los peces. Los dientes son una innovación derivada del ectodermo (como la piel, el pelo, las uñas, los cuernos y las pezuñas), así que tanto los cocodrilos como los dinosaurios y luego las primeras aves sólo tuvieron que reutilizar aquellas instrucciones ya escritas en los genes de los primeros peces que se aventuraron fuera del mar hace unos 350 millones de años. El hecho más importante no es por tanto si se activa o no un gen de reptil terópodo cuando aparece un embrión de gallina con dientes, sino que las instrucciones para producir una estructura propia de los peces se haya conservado en los reptiles y en las aves durante centenares de millones de años. El escaso parecido entre los dientes de las gallinas y los de los reptiles terópodos no es pues ninguna pega a la teoría evolutiva, sino una evidencia de la evolución de los tetrápodos a partir de los vertebrados marinos que abandonaron el mar.

Otro interesante atavismo es el de los embriones de aves que tienen cinco dedos en sus estadios iniciales de desarrollo, caso de los avestruces, aunque luego sólo desarrollen tres. Una prueba evidente de que las aves proceden de ancestros pentadáctilos y de que las instrucciones para fabricar aves con tres dedos fusionados se han construido sobre la información genética de sus antepasados.

Como también nos recordaba Gould, los caballos nacen a veces con varios dedos. Eso, lejos de ser una aberración o un accidente genético, es un recordatorio de la evolución de los caballos actuales, con un solo dedo cubierto por una pezuña de queratina, desde los caballos arcaicos que tenían varios dedos. Y por arcaicos sólo quiero decir antiguos, pero no primitivos, porque en evolución no tiene sentido ese concepto de progreso que tan claro vemos los humanos en nuestras creaciones de cachivaches. Por selección natural sólo surgen formas adaptadas a las necesidades ambientales del aquí y del ahora, que son cambiantes en el tiempo (sin una tendencia permanente, normalmente).   

Órganos vestigiales

Todavía más cercano a nosotros sería el caso de los seres humanos que nacen con una pequeña cola o con vello abundante en lugares del cuerpo donde no solemos tenerlo los monos desnudos. La cola no es una mutación azarosa, sino un salto en el tiempo que nos lleva directamente a nuestro pasado como primates arborícolas en las selvas del África tropical. Aún siguen escritas en nuestro genoma las instrucciones para tenerla. Simplemente permanecen silenciadas.

Nuestros ancestros africanos nunca tuvieron una cola tan sofisticada como la de los primates suramericanos, de naturaleza prensil, pero seguramente les servía como apéndice de equilibrio en las alturas. Muchos la conservaron en su paso a primates terrestres cuando las selvas de África oriental se transformaron en sabanas hace unos 8 millones de años, tras la apertura del valle del Rift. Pero los homínidos probablemente la perdimos como una consecuencia derivada de la marcha bípeda.. No debería sorprendernos (y mucho menos avergonzarnos) que la naturaleza nos recuerde de vez en cuando quiénes fuimos y de dónde venimos. De hecho, aunque menos aparente, el hueso sacro que todos compartimos, formado por la fusión de cinco vértebras, no deja de ser un vestigio de la cola que antaño tuvimos. Los romanos le dieron ese nombre al curioso hueso porque se entregaba a los dioses en los sacrificios. Como no deja de ser una parte enormemente interesante de nuestra anatomía, lo de considerarlo sagrado es probablemente una de las maneras que ha tenido el intelecto humano de llamar la atención sobre su singularidad y contenido histórico.

Los caballos se apoyan sobre la falange de su tercer y único dedo, pero en ocasiones nace alguno con varios dedos. Esto, lejos de ser una aberración, es un vestigio que nos informa sobre la pérdida de dedos durante la evolución del caballo. Las instrucciones genéticas para fabricar un caballo con varios dedos aún no se han perdido del todo.  Sólo están desactivadas. Foto del autor. 

Los atavismos y el progreso en evolución

Me imagino que el fulgurante desarrollo actual de la epigenética también tendrá mucho que decir sobre los atavismos en el futuro, si hay factores ambientales implicados en el proceso. En una imaginaria población donde la frecuencia de atavismos fuese relativamente alta podría darse selección a favor de esos rasgos morfológicos, con el resultado de una “involución” o evolución hacia atrás. Esto no es norma habitual en la naturaleza, sencillamente porque es muy raro que los rasgos ancestrales se manifiesten a menudo o/y coincidan con un contexto fenotípico o ambiental adecuado para ser exitosos. Pero el hecho de que la naturaleza no de habitualmente marcha atrás tiene poco que ver con una teórica línea de progreso con la que solemos identificar a la evolución.

Las cosas del pasado no vuelven a menudo porque los avatares de la historia llevaron a dejarlas aparcadas en un cajón. Pero no porque sean peores o estén simplemente superadas. Las aves aparcaron los dientes por ser estructuras pesadas para el vuelo, pero quizá podrían regresar para quedarse en especies no voladoras, como los avestruces, o de gran talla, como los gansos (que por cierto ya tienen el pico modificado en forma de sierra). La evolución es cambio sin más, diversificación en el seno de los ecosistemas, pero no progreso. Para que hubiera progreso haría falta tener primero una idea prefijada de cuál sería la meta deseable a alcanzar. Eso nunca sucede en evolución, ya que el camino se hace al andar, en ambientes cambiantes, como bien decía Machado. Nada está escrito, decidido o predicho de antemano en evolución, al contrario de lo que sucede en las mentes de los ingenieros humanos, que sí saben hacia donde quieren dirigir sus esfuerzos desde el principio. En evolución sólo hay "caminos en la mar". 

Agradecimientos

A José Manuel Igual, por sus muy acertados comentarios a un primer borrador de este trabajo. 

Bibliografía

(1) Gould, S.J. (1984). Dientes de gallina y dedos de caballo. Hermann Blume. Madrid.

(2) Ericson, P.G.P. y otros autores (2006). Diversification of Neoaves: integration of molecular sequence data and fossils. Biology Letters, 22: 543-547.

(3) McCormack, J.E. (2013). A phylogeny of birds based on over 1.500 loci collected by target enrichment and high-throughput sequencing. PLOS ONE, 8: e54848.

(4) Jarvis, E.D. y otros autores (2014). Whole-genome analyses resolve early branches in the tree of life of modern birds. Science, 346: 1.320-1.331.

(5) Martínez-Abraín, A. (2011). Avanzar desacelerando. Quercus, 300: 6-7.

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Como un huevo y una castaña

La unidad de la vida es un hecho evolutivo, hasta tal punto que las sustancias fotorreceptoras de nuestros ojos parecen remontarse a las cianobacterias, como vimos en el detective del pasado mes de abril. Sin embargo, plantas y animales se separaron tan temprano en la historia de la vida que ni la ecología ni la evolución de ambos reinos son totalmente equiparables.

Aspiramos a tener leyes biológicas universales. Un deseo que no podrá hacerse realidad hasta que la exobiología, o biología de la vida extraterrestre, sea un hecho. No es un propósito imposible, pero sí difícil de conseguir. Casi tanto como tratar de conocer nuestra propia ecología en ambientes donde coincidieran varias especies de humanos. En realidad esa extensión heteroespecífica de nuestra naturaleza, a la que se debe que llevemos a cuestas el ADN de al menos cuatro especies de homínidos, quedará para siempre en el cajón de los deseos.

Parece más asequible, sin embargo, tratar de disponer de una biología que unifique toda la vida de nuestro planeta, sin duda una de las actividades más serias a las que puede dedicarse el intelecto humano. Procariotas, protistas, hongos, plantas y animales compartimos las mismas bases bioquímicas. Contamos con moléculas autorreplicantes y rutas metabólicas conservadas desde muy antiguo. Pero también somos muy diferentes.

Sésiles y móviles

Una de las principales diferencias es que las plantas son sésiles –es decir, están ancladas al sustrato– y eso determina toda su ecología. Algunos animales marinos, como corales y esponjas, tienen en eso un parecido notable con los vegetales. De hecho, las primeras formas vivas tenían simetría radial probablemente a causa de su naturaleza sésil. Si no te puedes mover del sitio, es mejor poder responder a los estímulos que te lleguen en un ángulo de 360º. Los animales bilaterales evolucionamos en realidad a partir de las larvas de las formas sésiles, que sí son móviles. Nuestra simetría bilateral proviene de ahí.

Que las plantas sean sésiles implica que no pueden salir corriendo ante una situación de peligro, como la que representa un herbívoro, y por eso han desarrollado todo tipo de sustancias químicas de protección. Por eso recurrimos a las plantas (y los animales sésiles marinos) en busca de posibles curas para nuestras enfermedades y no tanto a los animales terrestres móviles. En realidad, en mayor o menor medida, todas las plantas son tóxicas. Quieren que se consuma su néctar y su polen, porque con ello consiguen reproducirse sexualmente. También quieren que se consuman sus frutos, porque logran así dispersar sus semillas. Pero de ninguna manera quieren perder sus partes verdes fotosintéticamente activas, las placas fotovoltaicas de donde emana la energía química para fabricar precisamente su néctar, su polen y sus semillas. Así pues, es normal que los niños tengan una tendencia innata a evitar el consumo de verduras. Sus hígados, nuestros órganos por excelencia para eliminar sustancias tóxicas, están poco desarrollados y pequeñas dosis de hojas (pongamos inofensivas lechugas o espinacas) podrían resultarles dañinas. A eso se añade que encima no dejamos a los pobres niños comer tierra, cuando muchas veces lo intentan de forma instintiva. Ese hábito de comer barro tiene mucho sentido entre herbívoros y frugívoros, porque la arcilla también contribuye a eliminar tóxicos. La cocción tradicional en recipientes de barro debía ayudar en este proceso de eliminación de sustancias indeseadas en los vegetales cocinados (1). La cocción en cualquier recipiente es nuestra estrategia para vencer los tóxicos de las plantas; una ventaja a la que llegamos sólo después de dominar el fuego.

Los animales, por el contrario, podemos salir corriendo ante un peligro y no necesitamos estar dotados de un arsenal químico, como las plantas. Los que sí han desarrollado su propio arsenal de defensas químicas tienen escasa capacidad de desplazamiento y lo advierten a las claras con colores llamativos, para que quede claro el riesgo de ingerirlos. Es el caso, por ejemplo, de las coloridas babosas marinas (nudibranquios), lentas pero seguras.

Una castaña y un huevo de gallina. Símbolos de las enormes diferencias que median entre los mecanismos reproductores de animales y plantas, a pesar de tener un origen evolutivo común (Foto del autor)

Conservar plantas

De manera que conservar animales y plantas son empresas muy distintas, aunque a menudo nos empeñemos en aplicar las mismas reglas y estrategias a ambos mundos. Para empezar, es muy difícil asegurar que una planta se ha extinguido. La razón es que, aunque no la veamos durante años, sus semillas pueden estar presentes (aunque dormidas) en el suelo. De manera que, si llegan a darse determinadas condiciones ambientales, la planta vuelve a germinar para sorpresa de propios y extraños. Eso es impensable en el mundo de la conservación animal.

Los espacios protegidos probablemente tienen más sentido para seres sésiles que para seres móviles, a no ser que sean de enorme extensión o que se diseñen a modo de red en la que queden cerca unos de otros. En realidad, son islas inmersas en una matriz modificada y, en gran medida, inhóspita. Serían el equivalente de islas (no oceánicas, es decir, no volcánicas) que se originan sobre la plataforma continental con los ascensos del nivel del mar. Zonas que antes estaban unidas al continente y que luego quedaron separadas entre sí. Su destino, según predice la teoría ecológica, es la pérdida progresiva de especies desde el momento del aislamiento (2). Imagino que este problema es menos exagerado en el caso de las plantas, que en poblaciones isleñas desarrollan adaptaciones ante la escasez de individuos de la misma especie y también de polinizadores. Por ejemplo, pueden autofecundarse o modificar su ciclo reproductor para hacer más probable la polinización (3). Todo esto es impensable en el mundo animal. Sólo la dispersión en un paisaje fragmentado puede mantener a las especies en el tiempo, pero a cambio de un alto coste; o si no, que se lo digan a los casi 20 linces atropellados en el año 2014 en España.

Evolución en plantas y animales

Es tentador separar a plantas y animales como organismos que en el pasado domesticaron, respectivamente, cloroplastos y mitocondrias de vida libre. Pero sería falso. Las plantas no sólo tienen cloroplastos, sino también mitocondrias. Podríamos decir que las plantas son más complejas que los animales a escala celular. Gracias a los cloroplastos, fabrican su propio alimento a partir de la nada, como ya dije en otra ocasión (4), y luego queman lo sintetizado en las mitocondrias para recuperar la energía química contenida en los enlaces de esas moléculas, cuando la luz no está presente. De hecho la productividad efectiva de una planta es la resultante de restar a la fotosíntesis la respiración. Nosotros, los animales (seres heterótrofos), no seríamos nada sin las plantas; nuestra evolución habría sido inviable y, desde luego, ellas nos precedieron. Lo más parecido a una quimera planta-animal son algunos protistas (un tipo de paramecio o ameba) portador de cloroplastos. Pero los protistas (antiguos proto-zoos) no llegan a ser verdaderos animales (eu-meta-zoos), como no lo son tampoco las esponjas (para-zoos).

El argumento de mayor peso que separa a animales y plantas es el que Carlos M. Herrera aborda en la introducción de su libro sobre la alta variación dentro de un mismo individuo vegetal y como ello determina su interacción con los animales (5). Hace referencia a las diferentes estrategias de desarrollo en animales y plantas, diferencias debidas a que sus caminos evolutivos han sido independientes. En los animales, los linajes celulares reproductivos y somáticos divergen temprano en la embriogénesis, mientras que en las plantas las estructuras vegetativas y las reproductoras comparten un linaje celular común. Es decir, las células de las plantas retienen todo el potencial de diferenciación hasta muy tarde a lo largo de su desarrollo. Esto hace que sean seres modulares, construidos por repetición de un mismo módulo: el metámero. Las plantas son como un juego de construcción para niños, que fabrica el todo mediante adición de una secuencia de piezas idénticas, bajo la influencia de las características del medio.

Dos reinos, dos teorías

En definitiva, tanto la naturaleza sésil de las plantas como sus peculiaridades somáticas y el hecho de poder reproducirse asexualmente, hacen de ellas unos seres en los que la evolución procede por caminos muy distintos a los del reino animal. Así, en las plantas, las mutaciones somáticas (es decir del cuerpo) pueden ser transmitidas a las células reproductoras (gametos); la poliploidía (organismos con más de dos series completas de cromosomas) es habitual entre ellas y da lugar a nuevas especies vegetales de forma rápida; y la epigenética, que frecuentemente dota a las inmóviles plantas de plasticidad fenotípica (como fabricar hojas punzantes en su parte baja, al alcance de los herbívoros) es un mecanismo evolutivo más frecuente en el reino vegetal, aunque también se da en el reino animal (6).

Como dice Herrera, puede que necesitemos dos teorías evolutivas: una para las plantas y otra para los animales. La evolución se ha estudiado mucho más en los animales que en las plantas y las conclusiones obtenidas en un grupo no son necesariamente válidas para el otro. Eso nos aleja del ideal científico de obtener principios universales. Pero si Einstein y la teoría cuántica matizaron a Newton en lo tocante a las leyes físicas que son aplicables a lo muy grande (planetas) y a lo muy pequeño (partículas subatómicas), no es de extrañar que en biología nos veamos forzados a reconocer que las plantas y los animales, aun teniendo un origen común, son tan distintos como un huevo y una castaña. Ambos escogidos, medio en broma, como ejemplos de unidad reproductora de animales y plantas. 

Bibliografía

(1) Barlow, C. (2000). The ghosts of evolution. Basic Books. New York.

(2) Newmark, W.D. (1987). A land-bridge island perspective on mammalian extinctions in western North American parks. Nature, 325: 430-432.

(3) Pérez-Bañón, C. y otros autores (2007). Pollination in small islands by occasional visitors: the case of Daucus carota subsp. communatus (Apiacea) in the Columbretes Archipelago, Spain. Plant Ecology, 192: 133-151.

(4) Martínez-Abraín, A. (2014). Cómo crear materia viva a partir de la “nada”. Quercus, 339: 6-8.

(5) Herrera, C.M. (2009). Multiplicity in unity. The University of Chicago Press. Chicago.

(6) Skinner, M.K. y otros autores (2014). Epigenetics and the evolution of Darwin’s finches. Genome Biology and Evolution. Disponible en: Doi:10.1093/gbe/evu158.

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Una tarde de dos instantes: raíces biológicas de la xenofobia

Muchas actividades humanas consisten en contemplar de forma prolongada un evento, un fenómeno o una manufactura. La del naturalista, sin embargo, se compone con frecuencia de instantes, de observaciones momentáneas aunque, eso sí, gloriosas.

Este artículo será un relato de un par de instantes. Un breve relato de momentos vividos en el campo que han sido fuente de inspiración y reflexión además de enorme disfrute. 

Residentes e intrusos

Llevaba mucho tiempo con la idea de escribir algo así. El detonante fue algo que me ocurrió el 16 de enero de 2015, alrededor de las seis y media de la tarde. Había salido de paseo campestre, como suelo hacer diariamente después del trabajo, y me dirigí a las riberas del río de mi pueblo adoptivo (de cuyo nombre no puedo acordarme) en Galicia. Ante la algarabía orquestada por tres cornejas alcé la vista hacia la copa de los árboles y vi que el jaleo procedía de un riña entre  córvidos de negro plumaje y un ratonero que trataba de posarse en una rama. Las cornejas delataron su presencia con graznidos, algo que también hacen las urracas, y luego persiguieron al ave de presa hasta conseguir que se alejara. Sé que no es un hecho extraño ni infrecuente, pero pocas veces nos paramos a pensar por qué ha de ser así. ¿Por qué la familia de los cuervos ha de repudiar de tal manera a las aves de presa? ¿Sólo demuestran tal saña con las rapaces? En Gales recuerdo haber visto una escena similar protagonizada por cornejas y una garza real. ¿Acaso los ratoneros y las garzas son potenciales depredadores de cornejas? Lo dudo mucho, fuera del expolio ocasional de algún nido.

El odio instintivo de las rapaces diurnas hacia las rapaces nocturnas tampoco termina de estar muy fundado en la depredación. ¿Es el búho real un habitual depredador de aguiluchos cenizos y halcones de Eleonora? Realmente, no. Y, sin embargo, nuestros colegas de la Universidad de Alicante emplean con éxito ese viejo conocimiento de los cetreros para capturar aguiluchos y halcones que luego marcan con fines científicos.

Yo tengo la sospecha de que esas reacciones agresivas se deben a que los habitantes de un lugar tienen respuestas xenófobas ante todo lo que sea ajeno a su comunidad. Bueno, más bien hasta que el extraño se integra en la comunidad. También sucede entre los humanos. Pensemos en el trivial acto de coger un autobús: cuando accedes al vehículo y estás pagando el billete, el resto de los viajeros te percibe como un elemento hostil. No encuentras el beneficio de la duda en la mirada de la gente que, sentada, forma la "comunidad" instantánea residente del autobús. Eres sospechoso de todo. Sin embargo, avanzas por el pasillo y en un acto de valentía –y también de demostración de paz– ocupas tranquilamente un asiento vacío. En ese momento has sido aceptado por la comunidad y tú mismo te conviertes en residente y evaluador del posible peligro que entrañe el próximo que entre por la puerta. Todo sucede en cuestión de segundos o décimas de segundo y de manera inconsciente. Pero sucede y todos lo sabemos.

Pues algo similar creo yo que pasa en las comunidades animales. Ese ratonero y esa garza, que las cornejas persiguieron, probablemente no eran residentes habituales de aquel territorio, de aquella arboleda. Y las cornejas lo saben. Estoy proponiendo, sí, que los animales residentes se conocen individualmente en el seno de una comunidad. Que tienen nombre y apellidos. También creo que las ovejas que pastan en un prado conocen el sonido individual que hace el cencerro que llevan colgado al cuello las otras. Si entrase una oveja nueva el rebaño con un nuevo sonido al cuello lo percibirían al instante. Lo que se rechaza es lo extraño, lo foráneo. Hasta que se conoce y se incorpora. Es un rechazo instintivo con bases biológicas profundas que la especie humana maneja culturalmente, con mejor o peor acierto, gracias a su pensante corteza cerebral. Es decir, todo lo anterior implica que la xenofobia pueda tener bases biológicas, lo cual es una ayuda para entender mejor porqué hacemos determinadas cosas de las que la sociedad del siglo XXI en su conjunto no se siente nada orgullosa. Conocer nuestras vulnerabilidades es el primer paso para poder evitarlas. 

Buena parte de los pueblos indígenas del planeta se llaman a sí mismos “la gente”. Es decir, piensan que son los únicos habitantes del mundo y todos los demás son otra cosa distinta y sospechosa. Esa xenofobia instintiva se ha ido domeñando con la cultura, con la vida sedentaria en grandes urbes multiculturales. La aceptación humana del extraño, del extranjero, es relativamente reciente ¡y un gran logro de la humanidad! Pero ahí fuera, en la naturaleza, las leyes del rechazo a lo extraño siguen operando. Esta es una hipótesis fácilmente contrastable e invito a quienes tengan oportunidad de estudiarla a que lo hagan. Por ejemplo bastaría con poner en Columbretes un señuelo de pelícano o de flamenco (por citar dos especies de aves voluminosas y no depredadoras de halcones) y observar la reacción de los halcones de Eleonora. Me encantaría conocer los resultados y, si estoy equivocado, admitirlo y plantearme una nueva explicación para tales hechos. Así funciona el método hipotético-deductivo de la ciencia moderna.

La imagen idílica de la nutria como habitante de cabeceras impolutas de ríos ha demostrado ser un artefacto histórico debido a su persecución en el pasado y a la contaminación de los ríos. Las nutrias del siglo XXI son generalistas y eclécticas, habituadas a la presencia de humanos inofensivos (Foto del autor)

La comunidad de las nutrias

El caso es que aquel suceso me hizo pensar. Volvía a casa satisfecho, pues un instante que da para reflexionar así bien premia una tarde entera, un día entero. Pero hubo más. Aquella fue una tarde de dos instantes. Había llovido por la mañana y el río venía recrecido y achocolatado. Lo miré de reojo, ya con la luz cayendo, y me pareció ver un objeto alargado flotante, como un tronco a la deriva. Lo curioso del asunto es que navegaba río arriba, es decir, ¡contracorriente! Sí, había dado la casualidad de que en ese instante que miré hacia el río pasaba una nutria nadando. Había acudido al río montones de veces a ver si tenía el gusto de observarlas, pero siempre con resultados negativos. Muchas esperas saldadas con fracasos. Y justo en aquel momento, en el que aún tenía cornejas, autobuses y ratoneros en la cabeza, aparece la nutria como un regalo caído del cielo. A los pocos segundos salió caminando del agua en una zona de pendiente suave, desprovista de vegetación, dio una vuelta sobre sí misma y estornudó. Deduzco que le había entrado agua en las fosas nasales debido a la fuerza que traía el río crecido y por navegarlo en contra de la corriente. Después re-emprendió su acuático camino río arriba, nadando. Al entrar en el agua se dio cuenta de mi presencia y, sin ponerse demasiado nerviosa, se sumergió y buceó unos diez metros, saliendo de nuevo a la superficie y retomando su camino hacia la cabecera.

En este caso la reflexión vino ligada a la actividad diurna de la nutria y a cómo se han habituado estos singulares mustélidos del siglo XXI a una presencia humana que hoy en día resulta inofensiva. Un tema, el de la moderna fauna sin miedo, al que acudo recurrentemente en las páginas de Quercus. Hasta hace unas pocas décadas, las nutrias eran perseguidas por la piel, pero sus poblaciones se han recuperado enormemente durante los últimos 50 ó 60 años de tregua. Ahora se mueven sin problemas a plena luz del sol y no eluden las zonas altamente transformadas por nuestras actividades. A la hora de cazar buscan las aguas remansadas de los embalses, las presas de antiguos molinos e incluso las lagunas de las estaciones potabilizadoras o de los campos de golf. Soportan cauces hormigonados, comen cangrejos americanos y peces introducidos. ¿Dónde queda la imagen idílica de las nutrias como habitantes de las cabeceras impolutas y prístinas de los ríos? ¿De la nutria especialista e indicadora de calidad de las aguas? Se esfumó. Gone for ever. Y, afortunadamente, emergió una nutria superviviente, plástica, ecléctica, generalista, nada sibarita, todoterreno. Digo afortunadamente porque, en caso contrario, no habría llegado hasta nuestros días.

Después de reflexionar sobre las cornejas, sentí que las nutrias habían incorporado a los seres humanos como parte del decorado en su vida cotidiana. Unos extraños mamíferos bípedos, ruidosos y curiosos, pero inofensivos. Ocupamos nuestro asiento en el autobús sin meternos con ellas. Decía Wenceslao Fernández Flórez en su magnífica novela El bosque animado que las bestezuelas de la fraga de Cecebre se deseaban entre sí “que el hombre te ignore”, como el mejor de los destinos posibles. Nosotros, los naturalistas, no las ignoramos y estamos encantados de vivir con ellas unos instantes valiosísimos, que embellecen nuestras vidas, pues aspiramos a formar parte de su comunidad.

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Cuando las moléculas hablan

En África los viajeros quieren ver a los llamados “cinco grandes”: leopardo, león, elefante, búfalo y rinoceronte. Hoy, emulando a la megafauna africana, repasaremos el papel de cinco moléculas clave para la vida: colágeno, lignina, quitina, rodopsina y queratina. Los “humanes”, como nos llama en genérico el filósofo Jesús Mosterín, deberíamos familiarizarnos tanto con estas moléculas como con la comida que ingerimos. Las cinco son vitales, no sólo para nuestra existencia, sino para entender nuestro lugar en la biosfera y en la historia de la vida.

Debería interesarnos muchísimo todo lo relacionado con el origen de las primeras formas de vida multicelular, más que nada porque son nuestros primeros ancestros. El planeta fue al principio un mundo desprovisto de vida sobre mares y tierras. Tuvieron que transcurrir 1.500 millones de años para que surgieran las primeras formas de vida unicelular: los procariotas o bacterias. La célula eucariota surge casi 1.000 millones de años después gracias a la incorporación (endosimbionte) de bacterias de vida libre que pasan a ser mitocondrias o cloroplastos. Así, merced al asociacionismo bacteriano, surgen nuestras células complejas, dotadas de un núcleo donde proteger el preciado material genético. Pero esta tendencia gregaria irá aún más allá al asociarse también entre sí distintas células eucariotas, dando lugar a los seres multicelulares marinos cuya explosión tuvo lugar en el Cámbrico, hace 500-600 millones de años. Suele explicarse dicha explosión de vida por un aumento en la concentración de oxígeno en la atmósfera terrestre, que siguió a la fase de “bola de nieve” por la que poco antes había pasado nuestro planeta.

El caso es que la abundancia de oxígeno permitió que hubiera animales más grandes e incluso inventó la depredación en los mares al permitir que las redes tróficas se hicieran más largas y complejas. La razón estriba en que el colágeno, el pegamento natural que permite la existencia de seres multicelulares, necesita mucho oxígeno para su síntesis. La desafortunada tilde sobre la “a” impide que asociemos el colágeno con una cola, que es básicamente de lo que se trata. Esta proteína, que tiene forma de fibras elásticas, mantiene la unidad de nuestros cuerpos y está presente tanto en la piel como en los huesos, pasando por tendones y ligamentos, encías, córnea, paredes de los vasos sanguíneos, cartílagos, médula ósea e hígado, entre otros muchos tejidos y órganos.

El cuerpo de las plantas es otro cantar

El papel estructural del colágeno entre los animales viene representado por la lignina en el reino vegetal. La lignina es un complejo aromático (no un azúcar), un polímero presente en las paredes celulares de las plantas. Gracias a ello les confiere la rigidez que en su momento permitió que algunos vegetales marinos colonizaran la tierra firme. Aparte de este aspecto físico, la lignina tiene también un componente biológico, pues las paredes celulares así protegidas son difíciles de atacar por los microorganismos. Todo esto hace que la madera, fundamentalmente compuesta de lignina y celulosa (otro polímero), sea muy difícil de descomponer. De hecho, parece que todo el carbón que se acumuló en el Carbonífero, y que ahora extraemos en las minas, se debe a la imposibilidad de descomponer la madera de aquellas primeras plantas terrestres de gran porte, como coníferas, cicadáceas y helechos gigantes. Tuvieron que pasar 50 millones de años hasta que la naturaleza fue capaz de inventar algún microorganismo capaz de descomponer ese polímero biológico, es decir, de dotarles de las enzimas necesarias. Incluso hoy en día sigue siendo difícil descomponer la madera muerta y esa es la razón de que podamos tener muebles, como ya nos recordaba hace décadas Ramón Margalef en una de sus agudas observaciones. Más aún: la lignina de las plantas vivas sigue siendo resistente a las bacterias del intestino, al contrario que la celulosa, que es hidrolizable por bacterias y hongos.

Setas incipientes de matacandelas (Macrolepiota procera) Al igual que el exoesqueleto de los insectos, los hongos tienen sus paredes celulares reforzadas con quitina.

Un factor común entre artrópodos y hongos

Igual que la lignina genera el caparazón protector de las plantas, los animales más abundantes de este planeta (los insectos) cuentan en sus fases adultas con armaduras (exoesqueletos) hechas de quitina. En el mismo caso se encuentran las paredes celulares de los hongos, reforzadas también con quitina, el segundo polímero más abundante de la biosfera después de la celulosa. En este caso se trata de un polisacárido, un azúcar complejo. La quitina es más fácil de degradar que la lignina, ya que es asequible a hongos, bacterias e incluso a los ácidos inorgánicos del sistema digestivo de los animales que los ingieren.

La quitina es primordial, no ya para los insectos, sino para otros artrópodos como los crustáceos y los arácnidos y está incluso presente en algunos moluscos cefalópodos como el calamar. Sin embargo, no forma parte de las conchas de los moluscos gasterópodos, ya sean terrestres o marinos. De dureza parecida a la quitina, aunque superior, es la queratina, una proteína fibrosa que forma las capas más externas de la epidermis así como plumas, pelo, uñas, pezuñas o las fundas de los cuernos.

Ver para creer: de las bacterias a los ojos de princesa

El último de los cinco grandes de nuestro cuaderno de campo molecular es la rodopsina, aunque hemos tocado de paso el sexto coloso que es la celulosa. La rodopsina es una proteína presente en los bastones de la retina que, como sabemos, contiene dos tipos de células fotosensibles: conos y bastones. A diferencia de la mayor parte de los mamíferos, que son dicromáticos, los conos nos permiten a los primates ver los colores gracias a que contamos con tres tipos de ellos, sensibles al azul, al verde y al rojo. Los bastones, sin embargo, son sensibles a la intensidad de la luz y nos permiten ver en condiciones de baja luminosidad.

El caso es que la rodopsina de los bastones es una molécula de lo más curioso. Consta de dos componentes: una opsina (proteica) y un derivado de la vitamina A (no proteico). Este segundo componente toma normalmente una forma empaquetada, pero al ser iluminada se estira. Este simple hecho, puramente físico, es lo que permite transmitir un impulso nervioso al cerebro que acaba traduciendo la información que acarrea la luz en una imagen “con cara y ojos” en nuestro procesador central. La rodopsina nos enseña una lección evolutiva fabulosa ya que, al parecer, ¡se encuentra presente en las membranas de las cianobacterias! Es decir, el origen de los ojos de los animales puede trazarse de vuelta hasta las simples bacterias marinas. ¿Cómo llegó la rodopsina de las bacterias a los ojos de los animales? Probablemente, en algún momento de la historia de la vida, un protista (es decir una “ameba” eucariota, puente entre las bacterias y los seres multicelulares) ingirió cianobacterias, de modo que pasaron a formar parte del “protozoo”. Del mismo modo en que las mitocondrias de vida libre pasaron a formar parte de las células de los animales (1). Durante años se ha puesto como ejemplo de analogía el caso del ojo, aduciendo que había sido éste un invento recurrente en la historia de la vida. En realidad parece que el parecido entre los ojos de los distintos grupos animales es una homología debida a parentesco filogenético. Los ojos surgieron una vez nada más y luego se han ido modificando con el paso del tiempo. 

Los ojos más sencillos, como los de los camarones que viven en las chimeneas hidrotermales de los fondos abisales marinos, consisten en una simple película plana de rodopsina fotosensible. Con el tiempo, esas películas planas acabarían plegándose en forma de sacos rellenos de agua y adquiriendo en la parte frontal cristales, primero inorgánicos (como los de los trilobites, que eran de carbonato cálcico) y luego orgánicos, a modo de lentes, como nuestro cristalino. Es decir, surgió la estructura básica del ojo a modo de cámara que tanto diera de pensar a Darwin acerca de cómo un proceso gradual podía desembocar en una aparente “complejidad irreductible”. El ojo-cámara es complejo, sí, pero también puede reducirse al extremo de que una simple película fotosensible extendida vale mucho más que no tener ningún tipo de ojo, desde luego.

A veces las moléculas orgánicas nos revelan secretos del pasado imposibles de alcanzar por vías macroscópicas. Nos hablan de la unidad de la vida y del orden temporal que subyace al aparente caos vital que vemos en el engañoso plano del presente.

Bibliografía

(1) Lane, N. (2009). Los diez grandes inventos de la evolución. Ariel. Barcelona.

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Mirar un árbol

A veces me vienen a la mente recuerdos de viejos programas de televisión que marcaron de alguna manera mi adolescencia, cuando uno adolece de casi todo. En un Detective anterior ya hablé del programa La segunda oportunidad y ahora pensaba en aquel de Mirar un cuadro. La oferta era entonces escasa, pero al menos lo que se hacía era de alta calidad; justo al contrario que ahora. En aquel programa, emitido en 1982-1984 y 1988, Alfredo Castellón nos enseñó a interpretar 109 obras del Museo del Prado y de otras pinacotecas españolas. Hoy quisiera emularle, pero no mirando una obra de arte humana, sino una obra de arte de la naturaleza: un árbol. Hablaré de cómo mirar un árbol para sacarle el máximo partido intelectual.

Si pensamos en árboles, en tipos de árboles, nos suele venir a la cabeza la típica clasificación que los divide en dos grandes bloques: los de hoja perenne y los de hoja caduca. Sin embargo, hay otra división ecológicamente relevante que no solemos tener tan en cuenta: la que separa a los árboles del dosel de aquellos que integran el sotobosque. Por ejemplo, un roble sería un árbol del dosel, mientras que majuelos y avellanos pertenecerían al sotobosque. Es más, la ecología de los árboles del sotobosque se ve influida por la de aquellos que se enseñorean por encima de sus copas.

Pensar en estos términos nos permite explicar cuestiones curiosas; como, por ejemplo, por qué florecen los almendros en pleno invierno, antes de que llegue la primavera. La manera más adecuada de explicar esta aparente aberración, ya que muchas veces se salda con la pérdida de un gran número de flores y la consiguiente mengua posterior en la cosecha de frutos, probablemente sea trasladar al almendro a su ambiente originario. El almendro (Prunus dulcis) procede de las regiones montañosas de Asia central, desde donde fue dispersado por los fenicios por todo el Mediterráneo. 

Así pues, en Iberia está fuera de sitio, aunque es obvio que se da bien. En sus montañas de origen, el almendro debía comportarse como un pequeño árbol del sotobosque que prospera a la sombra de árboles caducifolios de mayor talla. En tales circunstancias resulta ventajoso florecer lo antes posible, antes de que lo hagan los grandes árboles del dosel y acaparen los insectos disponibles. La opción es arriesgada, porque florecer en pleno invierno (o sea, en cuanto la temperatura pasa de los 6ºC en el mes de febrero) puede salir caro en términos de descendencia. Pero, a la larga, es mejor tener éxito de vez en cuando que no tenerlo nunca. Sobre todo si intentamos competir con esos gigantones que hay sobre nuestras cabezas.

Bosque de robles carballos (Quercus robur), castaños (Castanea sativa) y avellanos (Corylus avellana). Hay árboles de dosel y árboles de sotobosque. La floración invernal de algunos árboles, como el almendro (Prunus dulcis), sólo puede entenderse si nos trasladamos a los ecosistemas originarios y analizamos su papel como integrante del sotobosque (Foto del autor).

Una estrategia bien planificada

Otro asunto curioso, en el que a menudo no reparamos, es el orden en el que se dan los sucesos. Los árboles, por regla general, lo primero que hacen es florecer en cuanto apunta la primavera. Es decir, el número de flores no depende de las condiciones del árbol en el año presente, sino de las que se dieron en el año anterior, de las reservas que haya conseguido acumular. Así pues, el éxito reproductor del año en curso tiene mucho que ver con lo que pasó hace un año. El árbol se da prisa en emitir sus flores, las cuales son bastante baratas y no representan un excesivo consumo de energía. Así que pueden producirse rápidamente y en masa.  ¡Hay que asegurarse de que los insectos acudan a polinizarlas! Unos insectos ansiosos de recursos tras los fríos invernales y unas flores especialmente vistosas siempre que no queden ocultas por las hojas.

Sólo una vez que las flores están ya fecundadas despliega el árbol los paneles fotovoltaicos que representan sus hojas, para empezar a dotar de recursos a los frutillos en desarrollo. Ahora sí que requiere mucha energía para fabricar frutos grandes y complejos, atractivos para los dispersores de semillas, que es de lo que se trata al fin y al cabo en el juego de la persistencia sobre la biosfera. Por ejemplo, los frutos del madroño (Arbutus unedo), que son complejos y voluminosos, han de empezar a prepararse ya desde el año anterior y por eso hay arbolillos en flor cuando todavía persisten en sus ramas los frutos del otoño pasado.

Procesos en acción

En un árbol suceden innumerables procesos a lo largo del día. A pesar de su condición sésil, no falta dinamismo en sus vidas. Un proceso especialmente curioso es el de la redistribución del agua. El agua está entre los intersticios de las capas del suelo y, desde allí, tiene que llegar hasta lo alto de las copas de los árboles. ¿Cómo se las apañan? El mecanismo es curioso. A falta de una bomba tipo corazón, los árboles evaporan agua a través del envés de sus hojas y con ello generan una fuerza de succión de abajo arriba. Así de sencillo y de eficaz.

En realidad no lo hacen a propósito. Sencillamente las moléculas de agua son mucho más pequeñas que las de dióxido de carbono (por cada molécula de dióxido de carbono que entra salen entre 100 y 500 de agua) de manera que cuando el árbol abre sus estomas (esas ventanas ubicadas en el envés de las hojas) para captar CO₂ pierde agua sin querer. Un agua que se ha de reponer. El agua que se pierde por arriba tiende a ser reemplazada desde abajo: el proceso se llama evapotranspiración. Los árboles suelen hacer eso durante el día, aprovechando el calorcito del sol, excepto los que viven en climas muy calurosos que trabajan sólo de noche para evitar deshidratarse. La evaporación es mucho más débil durante la noche en climas templados y, por tanto, la succión del agua no da para llevarla hasta las copas, sino hasta la superficie del suelo. Lo cual tiene una ventaja para el árbol y es que el agua queda a la altura de sus raicillas secundarias, que son las que absorben mejor las sales minerales que la planta necesita para el desempeño de sus funciones vitales. Pero tiene además un efecto asociado que beneficia a muchas otras especies de plantas que crecen a su alrededor, que pueden aprovechar ese efecto de gran proveedor o facilitador de agua que desempeña el árbol, especialmente en climas mediterráneos donde ésta escasea en verano. No dejéis de releer el estupendo trabajo de Prieto y colaboradores al respecto, publicado en Quercus en 2013 (1).

Mientras esto sucede, el árbol está haciendo muchas otras cosas a la vez. Como un automovilista multitareas, que mientras conduce busca una emisora de radio o bebe un trago de agua. El proceso más obvio es el de la fotosíntesis, claro, del que ya hablé con detalle en el Detective del pasado mes de mayo (2). Las plantas van fabricando su cuerpo prácticamente a partir de la “nada”, en el sentido de que lo construyen sin apenas elementos sólidos. Los azúcares complejos de las plantas se sintetizan a partir del dióxido de carbono atmosférico y rompiendo moléculas de agua con ayuda de los fotones solares para extraer su electricidad interna en forma de electrones y átomos de hidrógeno cargados positivamente. La fotosíntesis es la magia del mundo vegetal. Obtener algo sólido a partir de gas y un líquido. Un antiquísimo descubrimiento del mundo bacteriano, de las cianobacterias en concreto  que, gracias a ellas, acabó pasando al mundo de las plantas terrestres. Un invento que ya quisiéramos los humanos saber imitar con igual eficiencia. Se acabarían todos nuestros problemas energéticos actuales y futuros de un soplido.

Guerra química

Además de fotosintetizar y bombear y redistribuir agua, los árboles despliegan varios tipos de estrategias vitales que tienen a la química como protagonista. Pueden, por ejemplo, generar compuestos que impiden el crecimiento de otras plantas en sus cercanías, para evitar competidores molestos. El fenómeno se denomina “alelopatía”, que no es una extraña “enfermedad de los alelos”, como parece sugerir tan desafortunado nombre. La alelopatía es muy habitual en ambientes donde escasean el agua o las sales del suelo y hace falta mantener a raya a los que buscan lo mismo.

Otro tipo de guerra química muy curioso es el que tiene lugar entre los árboles, sus potenciales consumidores de hojas y los depredadores de ellos (3). Ninguna planta quiere perder sus paneles fotovoltaicos, pues le va la vida en ello. A tal efecto, cuando comienza el ataque de un insecto herbívoro, la planta es capaz aumentar sus concentraciones de taninos tóxicos o de emitir compuestos volátiles que no sólo advierten a sus vecinos de lo que está sucediendo para que preparen sus propias defensas químicas, sino que esta información puede ser percibida por insectos depredadores o por las avecillas insectívoras del bosque, que acudirán al árbol que emite tan desesperadas señales de ayuda librándolo de su plaga.

¿Cómo ha podido evolucionar semejante cosa? Probablemente empezase como una comunicación entre distintos pies arbóreos (clones, individuos conectados en red por medio de hifas de hongos, parientes cercanos) que con el tiempo fue cortocircuitada por aves e insectos, con beneficios para ambas partes. 

Cooperación

Pero no todo son guerras ahí fuera. También hay mucha cooperación en el funcionamiento de un bosque. Las raíces de los árboles (en torno a dos tercios de la biomasa total del bosque, del cual los árboles son sólo la punta de un iceberg) están comunicadas con las hifas de los hongos que abarrotan el suelo. El árbol proporciona carbono a los hongos y los hongos le proporcionan al árbol nutrientes, a los que llegan con sus minúsculas hifas mucho mejor que las raíces. Las hifas a su vez conectan árboles entre sí, en red. Y no sólo adultos con adultos sino a los adultos con sus jóvenes pimpollos, a los que ayudan a crecer suministrándoles el carbono que los jovenzuelos aún no son capaces de fijar. En cierta medida podríamos decir que los árboles, a su manera, alimentan a sus crías, como muchos animales. Al final animales y plantas no son tan diferentes. Acaban haciendo cosas muy parecidas, aunque mediante mecanismos diferentes. Y muchas de las cosas que son capaces de hacer son más complicadas,  lo que justifica sus voluminosos genomas. 

Por último, me viene a la cabeza una reflexión final. Cuando miremos un árbol que sea de verdad viejo, como un olivo múltiples veces centenario, conviene reparar en que casi todo lo que vemos es materia muerta. La vida ya sólo corre fugazmente por su floema, las venas del mundo vegetal.

Agradecimientos

A Carlos M. Herrera, por nuestras hermosas y enriquecedoras conversaciones sobre los hábitos de almendros, almeces y otros árboles mediterráneos, de las que proceden buena parte de las ideas aquí vertidas.

Bibliografía

(1) Prieto, I.; Armas, C. y Pugnaire, F.I. (2013). Las plantas redistribuyen el agua acumulada en el suelo. Quercus, 330: 36-44.

(2). Martínez-Abraín, A. (2014). Cómo crear materia viva a partir de la “nada”. Quercus, 339: 6-8.

(3) Amo, L. y otros autores (2013). Birds exploit herbivore-induced plant volatiles to locate herbivorous prey. Ecology Letters 16: 1348-1355. 

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