Las plantas no pueden simplemente recoger sus raíces y mudarse cuando el clima se vuelve hostil. A diferencia de los animales, están ancladas al suelo y deben enfrentar los cambios ambientales con las herramientas que la evolución les ha dado. Esa limitación las ha llevado a desarrollar estrategias sorprendentes para resistir condiciones extremas, y los científicos están recurriendo a un evento catastrófico del pasado remoto para entender cómo podrían sobrevivir al cambio climático actual.
La ‘Gran Muerte’: un laboratorio natural de extinción
Hace aproximadamente 251 millones de años, una serie de erupciones volcánicas en lo que hoy es Siberia desencadenó la extinción masiva más severa en la historia de la Tierra. Conocida como la extinción masiva del Pérmico-Triásico o la ‘Gran Muerte’, este evento liberó enormes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera durante casi un millón de años. Las temperaturas en las zonas ecuatoriales se dispararon y gran parte de la tierra se volvió demasiado caliente para la vida. Los océanos se acidificaron y la falta de oxígeno asfixió a la mayoría de las criaturas marinas. El resultado: más del 90% de las especies oceánicas y el 70% de las terrestres desaparecieron.
Sin embargo, en un rincón de lo que hoy es China, un refugio de plantas productoras de polen logró evitar ese destino y creó un oasis para los animales supervivientes. Investigaciones recientes sugieren que este no fue el único lugar donde las plantas resistieron el cambio climático catastrófico, y que estos organismos podrían haber sido más resistentes que otros seres vivos ante el evento de extinción.
Adaptaciones que marcan la diferencia
“Las plantas tienen una gran resiliencia porque no pueden moverse individualmente, y como población tampoco son muy buenas para desplazarse”, explicó Chris Thomas, ecólogo y biólogo evolutivo de la Universidad de York en el Reino Unido, a Live Science. Como resultado, muchas han evolucionado mecanismos para sobrevivir en el lugar a pesar de las condiciones difíciles.
Expertos consultados por Live Science señalan que estas adaptaciones, junto con una buena dosis de suerte, determinarán la diferencia entre la supervivencia y la extinción en el contexto del calentamiento global.
Crecimiento indeterminado y plasticidad
A diferencia de la mayoría de los animales, muchas plantas pueden regenerar partes de su cuerpo, lo que les permite adaptarse mejor a nuevas condiciones ambientales. “Muchas plantas tienen lo que llamamos crecimiento indeterminado y planes corporales modulares”, dijo Amy Angert, botánica de la Universidad de Columbia Británica en Canadá. “Si perdiéramos un brazo, se perdería para siempre. Pero en las plantas, si cortas una rama, pueden brotar nuevas, y esas nuevas ramas pueden recibir señales del entorno actual en lugar de quedar atadas a programas de desarrollo del pasado”.
Por ejemplo, se ha encontrado que los rebrotes de encinas (Quercus ilex) son más capaces de hacer frente a la sequía que los que no han rebrotado. Y debido a que las yemas pueden entrar en latencia, muchas especies pueden rebrotar después de eventos catastróficos como incendios. La región florística del Cabo en Sudáfrica, por ejemplo, depende del fuego: sus plantas rebrotan después de los incendios y muchas de sus semillas requieren el fuego para germinar.
Bancos de yemas y semillas: reservorios de vida
Algunas plantas, como el eucalipto de nieve (Eucalyptus pauciflora), tienen una gruesa capa de corteza aislante que protege sus yemas, mientras que otras como la ortiga (Urtica dioica) las entierran en un “banco de yemas” subterráneo. El suelo aísla las yemas de las semillas del calor y el frío extremos y protege a la mayor parte de la planta de condiciones letales. Esta adaptación generalizada permite a las plantas herbáceas resistir el invierno y a las plantas con bulbos esconder sus tejidos de los estragos del fuego.
Las plantas también pueden almacenar semillas bajo tierra cuando las condiciones son difíciles. Casi 350,000 especies de plantas producen semillas. Para la mayoría, las semillas contienen versiones diminutas y latentes de la planta joven, con todas las estructuras que se convertirán en hojas y raíces. “Las semillas pueden vivir esencialmente en estasis en el suelo”, dijo Daniel Anstett, ecólogo evolutivo de la Universidad de Cornell. “Puedes tener un banco de semillas donde ciertas semillas podrían volver, y hay acceso a una biblioteca genética que muchas plantas pueden aprovechar”.
Los bancos de semillas son una herramienta vital para la resiliencia de muchas especies vegetales. Crean la oportunidad de que individuos metabólicamente inactivos se reactiven cuando las condiciones ambientales mejoren, según un artículo de 2021 publicado en la revista Nature Communications. “Con suerte, al menos algunos de estos individuos despertarán en el futuro cuando el ambiente sea más propicio para el crecimiento y la reproducción”, escribieron los autores.
Evolución rápida y diversidad genética
Los bancos de semillas también pueden ser reservorios de diversidad genética, algo integral para adaptarse a nuevos entornos. “La materia prima para la adaptación proviene de la variación genética”, dijo Angert. “La variación genética es mayor en poblaciones grandes, y puede compartirse entre poblaciones a medida que el ambiente cambia, si los individuos pueden dispersarse con éxito entre ellas”.
En un artículo publicado en la revista Science a principios de este año, investigadores como Angert y Anstett demostraron que la evolución rápida salvó a las poblaciones de la flor mono escarlata (Erythranthe cardinalis) de una sequía prolongada en Estados Unidos y México entre 2010 y 2018. “Pueden crecer muy rápido, florecer y producir semillas antes de que llegue la sequía otoñal, o pueden crecer mucho más lentamente y atrincherarse”, explicó Anstett. Los investigadores secuenciaron los genomas de 55 poblaciones de esta flor para encontrar áreas vinculadas a la tolerancia al estrés y la sequía. Descubrieron que, basándose en la diversidad genética, podían predecir si una población sobreviviría a la sequía incluso antes de que comenzara.
Fotosíntesis CAM: una estrategia ganadora
Algunas plantas pueden transformar la forma en que producen energía para resistir un ambiente cambiante. Esto es lo que Zhen Xu, paleobotánico de la Universidad de Leeds en el Reino Unido, cree que permitió a algunas especies sobrevivir a la extinción masiva del Pérmico-Triásico y que podría volverse cada vez más importante para las plantas en el clima actual.
Las plantas usan la fotosíntesis para convertir dióxido de carbono y agua en azúcares y oxígeno, y utilizan estomas (pequeños poros en la superficie de las hojas) para regular la cantidad de CO2 que ingresa. Muchas plantas abren sus estomas durante el día para permitir la entrada de CO2 y liberar oxígeno. Otras utilizan la fotosíntesis CAM (metabolismo ácido de las crasuláceas), que les permite cerrar los estomas durante el día y protegerse del calor. Por la noche, absorben CO2 y lo transforman en un ácido que almacenan en sus tejidos para usarlo en la producción de azúcares durante el día.
“La fotosíntesis CAM es muy común en las plantas desérticas actuales, como los cactus y las suculentas”, dijo Xu. “Es una forma muy inteligente de escapar de las altas temperaturas o la aridez durante el día”. En un estudio publicado en Nature Ecology & Evolution a principios de este año, Xu y sus colegas mostraron que las plantas que usaban CAM tenían una ventaja durante la extinción masiva. Descubrieron que los licófitos, plantas vasculares antiguas, cambiaron a CAM alrededor de la época de la extinción. “Creemos que la fotosíntesis CAM puede ser la estrategia especial para sobrevivir” y permitió a estas plantas dominar después de la extinción, dijo Xu.
Monstruos esperanzados: duplicación del genoma
Algunas plantas van a extremos aún mayores. Durante eventos cataclísmicos, las plantas se han convertido en “monstruos esperanzados” para sobrevivir a la agitación ambiental, según investigaciones previas. En nueve eventos separados en los últimos 150 millones de años, muchas plantas con flores duplicaron todo su genoma para darse una mejor oportunidad de supervivencia, según un estudio publicado en Cell a principios de este año. El genoma duplicado les da más oportunidades de evolucionar y adaptarse a condiciones ambientales desafiantes.
“Vemos agrupaciones de duplicaciones del genoma completo en el tiempo, y cada vez corresponden con un evento geológico importante, ya sea un período de enfriamiento global, un período de calentamiento global o un evento de extinción”, dijo el coautor del estudio, Yves Van de Peer, biólogo genómico de la Universidad de Gante en Bélgica, a Live Science en su momento.
La suerte también cuenta
Aun así, la supervivencia de poblaciones o especies específicas a menudo se reduce a la suerte, según los expertos. Las plantas “esencialmente tienen este amplio conjunto de herramientas”, pero “algunas plantas tienen ciertas vías, otras tienen otras, y algunas tienen ciertos rasgos y otras tienen otros”, dijo Anstett. Si las herramientas particulares que tienen les ayudarán depende de las condiciones que enfrenten. Durante la extinción masiva, las plantas en refugios en China (y en otros lugares) estaban en el lugar correcto en el momento correcto, con el conjunto adecuado de adaptaciones potenciales a su disposición y suficiente variedad genética para aprovecharlas. Lo mismo ocurre con las especies modernas que enfrentan un clima cambiante y una posible extinción.
Angert señaló que hay formas de hacer que las especies vegetales sean “más afortunadas” en los próximos años, como conectar poblaciones fragmentadas para aumentar la diversidad genética, lo que incrementa el conjunto de herramientas potenciales disponibles. “Lo mejor que podríamos hacer es dejar poblaciones más grandes y mejor conectadas en el paisaje”, dijo. Anstett coincidió: “Si las poblaciones se desconectan realmente, entonces potencialmente estamos erosionando cualquier conjunto de herramientas que estas plantas tengan para poder adaptarse”.