Un grupo de la UIB lleva a cabo una linea de investigacion dedicada al estudio de la fotosintesis en plantas primitivas
Los helechos estan entre las plantas mas antiguas de la Tierra, son fosiles vivientes que han sabido adaptarse a los diferentes cambios climaticos y sobreponerse a los eventos catastroficos que ha experimentado nuestro planeta. Alterando ligeramente el famoso cuento de Monterroso, bien podriamos decir que «cuando desperto el dinosaurio, los helechos ya estaban alli».
Durante largos periodos de tiempo estas plantas dominaron la Tierra, su origen puede remontarse a unos 420 millones de años atras, mucho antes de que sobre su faz aparecieran los dinosaurios. Han vivido epocas en las que la cantidad de dioxido de carbono (CO2) en la atmosfera era muy elevada, como diez veces mas que la actual. Y lo mas sorprendente de estos organismos no es su antiguo esplendor, sino que todavia sigan entre nosotros Por que no se han extinguido? Que pueden enseñarnos? Y, en un contexto de cambio climatico podrian volver a colonizar el planeta ciertas plantas que estuvieron en condiciones parecidas en el pasado?
El grupo de investigacion en Biologia de las Plantas en Condiciones Mediterraneas de la UIB, esta llevando a cabo una novedosa linea de investigacion dedicada a estudiar la fisiologia de plantas que, como los helechos o los musgos, son las grandes desconocidas, porque hasta el momento la mayoria de los trabajos se han realizado con angiospermas, comunmente llamadas plantas con flor.
«Desde que hemos comenzado a tratar de entender mejor como funciona la fotosintesis en todos sus aspectos, hemos visto que todo lo que se ha estudiado hasta ahora se ha realizado con muy pocas plantas», explica Jaume Flexas, investigador del mencionado grupo, «son las que en fisiologia vegetal denominamos plantas modelo y que hasta hace poco eran el trigo, el tabaco y ultimamente la famosa Arabidopsis thaliana, que como fue la primera especie en la que se secuencio el genoma es muy facil para estudiar mutaciones».
Pero cuando se comienza a investigar este tipo de procesos en arboles y, especificamente, en gimnospermas (pinos, cedros) se ha visto que no funcionan igual. Si en organismos relativamente emparentados hay variaciones, en otros grupos filogeneticamente mas alejados, como los helechos puede haber todavia una diversidad mayor?.
«La diversidad, si la hubiera, nos interesa por tres motivos», comenta Flexas, «El primero seria la curiosidad cientifica de ver como han evolucionado, como se han adaptado estas plantas, en este caso la fotosintesis, para colonizar el medio terrestre. El segundo seria entender y descubrir sus mecanismos para ver si podemos aprovecharlos en la mejora de los cultivos y conseguir buenas producciones. Y, finalmente, el tercero tiene que ver con la ecologia. Estamos en un momento de cambio climatico y seria de gran importancia el poder predecir quien va a salir beneficiado. A lo mejor pensamos que los pinos responderan mejor que las encinas y puede suceder que ni unos ni otros porque son muy parecidos entre si, mientras que organismos como los helechos pueden acabar adaptandose mucho mejor».
Dentro de las plantas vasculares los helechos son las mas antiguas, las mas primitivas que disponen de estomas funcionales. Estuvieron mas de 150 millones de años evolucionando solas. Son organismos que surgieron cuando habia gran cantidad de CO2 y, curiosamente, cuando aparecieron las angiospermas, que ahora dominan la tierra, los helechos no desaparecieron sino que aumentaron su diversificacion aprovechando los nichos ecologicos dejados por las plantas con flor.».
«Si se adaptaron a esas condiciones y algunas de estas adaptaciones se han mantenido hoy en dia en sus descendientes podria pensarse que, ante el incremento de CO2, podrian responder mejor que los grupos mas modernos», añade.
En los ultimos años los escasos equipos de investigacion que han comenzado a estudiar la fisiologia de los helechos han visto que son un grupo muy peculiar, particularmente con todo lo relacionado con el transporte y el gasto de agua. Estas plantas presentan unas menores tasas fotosinteticas y regulacion estomatica que las fanerogamas pero, mas alla de este conocimiento, son escasos los estudios sobre su fisiologia. El grupo de la UIB ha comenzado a evaluar que ocurre en la fotosintesis de los helechos. «Por el momento lo que hemos visto es que la conductancia del mesofilo -facilidad que tiene la estructura de la hoja para dejar pasar al CO2- es muy baja porque presentan paredes celulares muy gruesas y los cloroplastos no estan expuestos hacia afuera para maximizar la captura de luz y la difusion de CO2, sino mas bien retraidos», informa Flexas.
«En el grupo hemos sacado dos publicaciones al respecto; la primera en 2013 que, aunque realizada solo con tres especies de helechos, ya mostrabamos que tenian una fotosintesis bastante baja y no estaba relacionado con la bioquimica; y la segunda este mismo año», añade. «Los experimentos de esta ultima, que forman parte del trabajo de fin de grado de Marc Carriqui, se han realizado en el Botanico de Soller, un espacio en el que hay muchos helechos no solo de Baleares».
Lo que hicieron los investigadores fue comparar en el mismo jardin, por lo tanto con las mismas condiciones ambientales, siete especies de helechos con siete plantas con flor que en su habitat natural ocupan espacios parecidos, emparejandolos para que hubiera paridad. Este estudio es la primera comparativa que se ha realizado de las tasas fotosinteticas entre plantas pertenecientes a los grupos de los helechos y de las fanerogamas en las mismas condiciones. «Hemos visto que la capacidad fotosintetica de los helechos es la mitad o menos que las de las plantas con flor y, en parte, es debida a las caracteristicas morfoanatomicas de la superficie cloroplastica y al grosor de la pared celular de las celulas del mesofilo», destaca Flexas.
Que sentido tiene que despues de cientos de millones de años de evolucion actualmente todavia existan plantas con paredes celulares tan gruesas con capacidad fotosintetica muy pequeña y que haya otras tan diferentes? Por que no se han extinguido? «Alguna ventaja deben de tener de la que las otras carecen que, segun el ambiente o el momento, ha hecho que unas predominen sobre otras», responde.
Su hipotesis actual es que las caracteristicas que favorecen una alta fotosintesis (pared celular pequeña o cloroplastos colocados hacia fuera), van en sentido contrario que las caracteristicas que favorecen la tolerancia a la desecacion. Los helechos nunca conseguiran tanta fotosintesis pero en una situacion de sequia, que para otras plantas puede ser de no retorno, para ellas puede tenerlo, porque tienen otro tipo de capacidad que les permite recuperarse cuando les vuelve a llegar el agua.
Si esto fuera asi, segun fluctuaciones del clima, en unas condiciones funcionaria mejor una estrategia o la otra, tambien ambas pueden coexistir, dependiendo del espacio.
«Si esta hipotesis fuera cierta habria que considerar muy seriamente que es lo que hacemos para mejorar a la vez la produccion y la eficiencia al agua porque el mismo mecanismo abre la puerta hacia un lado o hacia el otro, pero nunca para los dos. Actualmente estamos dedicando muchos esfuerzos en realizar las dos cosas a la vez porque hay que producir mas y ahorrar agua y a lo mejor perdemos el tiempo. Tambien es posible que encontremos algun organismo que sale de esa aparente contradiccion y puede hacer las dos cosas a la vez. Y si es asi habria que investigarlo a fondo», concluye, Flexas.
En el futuro, ademas de continuar con los helechos, este grupo de investigacion comenzara a estudiar tambien musgos y hepaticas. Su objetivo es cubrir el abanico de plantas terrestres, para entender la diversidad en terminos de la fotosintesis y los mecanismos que la regulan.