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06 mayo 2020

Zelandia y el misterio del origen de las flores

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Con la publicación de su magna obra “El Origen de las Especies” Darwin resolvió lo que el mayor científico de su época, el astrónomo John Herschel, llamó el “misterio de los misterios”: las especies extintas de los seres vivos han sido reemplazadas por otras mediante la actuación de la selección natural. Pero dejó sin resolver otros misterios también muy importantes. Concretamente dejó en el aire lo que llamó el “abominable misterio” del enigmático origen y de la evolución inicial de las plantas con flor, algo que ha permanecido sin una clara solución desde entonces. El reciente descubrimiento de un continente sumergido al este de Australia, Zelandia, puede contribuir a solucionar el enigma que se le planteó a Darwin hace ahora 140 años.

Retrato de Charles Darwin en 1881. Crédito: Elliott and Fry

EL ABOMINABLE MISTERIO DE DARWIN

En El Origen de las Especies publicado en 1859, Darwin defendió que los cambios evolutivos tienen lugar de forma gradual. Por ello, después de su publicación trató de explicar diferentes situaciones en las que aparentemente la evolución parecía haber sucedido de forma brusca.

Y en especial le preocupó el “abominable misterio”( así lo llamó en una carta que en 1879 dirigió a Joseph Hooker) de que las plantas con flor, las llamadas Angiospermas, que comprenden desde las humildes hierbas como las margaritas del campo a los árboles como los manzanos o los perales etc., parecían tener un origen aparentemente súbito y una diversificación explosiva a principios del Cretácico, hace unos 100 millones de años. Con anterioridad aparentemente sólo habrían existido plantas sin verdadera flor, las llamadas Gimnospermas,  como los pinos, los cipreses, las araucarias etc., que, junto a los helechos, constituyeron los grandes bosques característicos del tiempo de los dinosaurios en el Jurásico anterior al Cretácico.

Escaneo de la página en el primer cuaderno de Darwin sobre la transmutación de especies. Fuente: Wyhe, John van ed., 2002- The Complete Work of Charles Darwin Online (http://darwin-online.org.uk/)

Para tratar de solucionar este misterio, en la correspondencia con Hooker, y también con otros autores, Darwin propuso que en realidad las plantas con flor se habrían originado y evolucionado de forma gradual y no explosiva antes del Cretácico. Pero que eso había tenido lugar en un lugar aislado, perdido e incluso sumergido del hemisferio Sur al que en ese momento no se había tenido acceso. Y que ya posteriormente evolucionadas y diversificadas se extendieron a las zonas de la Tierra en las que sí se disponía de datos fósiles.

EL MISTERIO DESDE DARWIN

Las diversas investigaciones que se han llevado a cabo desde Darwin hasta nuestros días han aclarado algunos aspectos de este misterio pero no lo han hecho del todo.

Quizás lo más claro es lo que indican diversos estudios moleculares que han puesto de manifiesto que las Angiospermas han debido de divergir de las restantes plantas, gimnospermas, helechos, hepáticas etc., antes del Cretácico, en pleno Jurásico.

Pero el registro fósil no acompaña tan lejos a los estudios moleculares. Y es que, desde Darwin los descubrimientos que se han hecho en el registro fósil de Angiospermas-polen, hojas, fragmentos de troncos etc- ponen en discusión los presuntos fósiles de Angiospermas de los tiempos jurásicos.

Por otro lado, tampoco se tiene claro a partir de qué tipo de plantas Gimnospermas se originaron las Angiospermas habiéndose emitido muy diversas hipótesis, sin estar plenamente aceptada ninguna de ellas. Una de las más recientes es que se pudieron originar a partir de helechos con semillas tras un proceso de duplicación del genoma y una posterior divergencia selectiva de algunos genes, lo que les debió de conferir un gran poder adaptativo y un potencial grande de diversificación. De hecho, en la actualidad las Angiospermas constituyen el grupo más exitoso de plantas con entre 300.000 y 400.000 especies censadas, en contraposición con unas pocas miles de especies de las Gimnospermas.

En la actualidad las Angiospermas constituyen el grupo más exitoso de plantas, en contraposición con las especies de las Gimnospermas. Crédito: Creative Commons

Y por lo que se refiere al origen de una característica tan especial de las Angiospermas como es la flor, también existen diversas hipótesis sin existir un consenso claro. De hecho en la actualidad no existe ninguna Angiosperma con caracteres florales intermedios con las Gimnospermas. Sin embargo, en la actualidad se está investigando activamente el origen de los factores genéticos-en concreto los llamados genes homeóticos A, B, C, que determinaron el paso de la primitiva “flor” de las Gimnospermas- flores más o menos desnudas sin varias estructuras como el cáliz y la corola, con semillas libres no encerradas en frutos,  a la típica flor de las Angiospermas-con varios verticilos: sépalos, pétalos, estambres y ovarios, con semillas encerradas en fruto etc. Y la conclusión, de momento, es que algunos de los genes y factores genéticos que determinan dichas estructuras son nuevos, otros ya estaban presentes en la Gimnospermas y siguen con la misma función, y otros se están reutilizando para aspectos diferentes.

Al final, se puede decir que se ha aclarado en parte el misterio de Darwin por cuanto efectivamente las Angiospermas son evidentemente el resultado de procesos evolutivos que “hunden sus raíces”, nunca mejor dicho, en tiempos anteriores a los de su aparición en el registro fósil general del Cretácico. Pero persiste en gran parte el misterio en aspectos cómo cuáles fueron las etapas iniciales de estos procesos, y dónde tuvieron lugar de forma que no quedaron bien reflejadas en el registro fósil.

Y aquí es donde se está considerando que el estudio del continente sumergido al este de Australia, Zelandia, puede contribuir a aclarar estos aspectos del enigma.

Y AHORA LLEGA ZELANDIA

Dos son sobre todo las razones por las que algunos investigadores proponen que Zelandia puede ser la región del planeta donde se originaron y diversificaron inicialmente las Angiospermas y de donde se expandieron por el resto de la Tierra.

Ante todo porque en islas como Nueva Zelanda y Nueva Caledonia, que serían las cumbres que emergen de dicho continente, es donde se encuentran presentes la mayoría de los grupos de Angiospermas más antiguos, las llamadas Arqueoangiospermas, siendo en algunos casos endémicas, como es el caso de la que se considera la angiosperma más primitiva, Amborella trichopoda, que es endémica de Nueva Caledonia.

Amborella trichopoda. Fuente: Wertheim Conservatory, Florida International University, Miami, Florida, Estados Unidos.

Y luego por su historia geológica. Y es que, antes del Cretácico Zelandia formó parte de una masa de tierra junto a Australia y la Antártida. Zelandia se separó de ellas entre los 105 y 80 millones de años. Posteriormente el proceso de adelgazamiento de Zelandia por los diversos fenómenos tectónicos, condujo a su hundimiento en el océano, de modo que hace 55 millones de años prácticamente todo este continente estaba sumergido. Tras alguna fase de rejuvenecimiento, en la actualidad sólo quedan emergidas sus cumbres más altas, que corresponden a las islas de Nueva Caledonia y Nueva Zelanda que constituyen menos del 10% de todo el continente sumergido.

Si las Angiospermas se originaron y diversificaron inicialmente en Zelandia cuando estaba emergida, se explicaría por qué no se encuentran las etapas iniciales del proceso en el registro fósil puesto que posteriormente quedaron sumergidas en el mar. Pero antes de que tal cosa sucediera dio tiempo a la expansión de las Angiospermas ya evolucionadas a las regiones próximas y posteriormente al resto de la Tierra. De hecho, las Arqueoangiospermas están también muy bien representadas en el este de Australia o Nueva Guinea, regiones ambas adyacentes a las islas cumbres de Zelandia ya mencionadas.

Zealandia y Nueva Zelanda 90 ma Gondwana, ubicación actual de Nueva Zelanda en blanco. Fuente: Wikimedia
Zelandia y Nueva Zelanda 90 ma Gondwana, ubicación actual de Nueva Zelanda en blanco. Fuente: Wikimedia

Al final si todo esto es así, Darwin llevaría razón en su idea de que las Angiospermas no se originaron de forma súbita. Los estudios que se realicen a partir de ahora en Zelandia pueden contribuir a terminar de aclarar este enigma.

PARA MÁS INFORMACIÓN

Aunque existe mucha bibliografía, la más significativa queda recogida en un artículo reciente de Sgorbati S. et. al.2018. Was Charles Darwin right in his explanation of the “abominable mystery”. Italian Botanist, 5:25-30.

Manuel Ruiz Rejón

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