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El estudio de flores con dos tipos de anteras resuelve el misterio que desconcertó a Darwin

El estudio de flores con dos tipos de anteras resuelve el misterio que desconcertó a Darwin
Una abeja Hesperapis regularis visita una flor de Clarkia cylindrica en el Parque Nacional Pinnacles. Crédito: Tania Jogesh

La mayoría de las plantas con flores dependen de polinizadores como las abejas para transferir el polen de las anteras masculinas de una flor al estigma femenino de otra flor, lo que permite la fertilización y la producción de frutos y semillas. 


por la Universidad de California – Santa Cruz


La polinización de las abejas, sin embargo, implica un conflicto de intereses inherente, porque las abejas solo están interesadas en el polen como fuente de alimento.

«La abeja y la planta tienen diferentes objetivos, por lo que las plantas han desarrollado formas de optimizar el comportamiento de las abejas para maximizar la transferencia de polen entre flores «, explicó Kathleen Kay, profesora asociada de ecología y biología evolutiva en UC Santa Cruz.

En un estudio publicado el 23 de diciembre en Proceedings of the Royal Society B , el equipo de Kay describió una estrategia de polinización que involucra flores con dos conjuntos distintos de anteras que difieren en color, tamaño y posición. Darwin estaba desconcertado por esas flores, y en una carta se lamentaba de que «había gastado un enorme esfuerzo en ellas y aún no podía vislumbrar el significado de las partes».

Durante años, la única explicación presentada para este fenómeno, llamado heterantía, fue que un conjunto de anteras se especializa en atraer y alimentar a las abejas, mientras que un conjunto de anteras menos conspicuo las espolvorea subrepticiamente con polen para transferirlo a otra flor. Esta hipótesis de la «división del trabajo» ha sido probada en varias especies y, aunque parece aplicarse en unos pocos casos, muchos estudios no han podido confirmarla.

El nuevo estudio propone una explicación diferente y muestra cómo funciona en especies de flores silvestres del género Clarkia . A través de una variedad de experimentos de campo y de invernadero, el equipo de Kay demostró que la heteristería en Clarkia es una forma en que las flores presentan gradualmente su polen a las abejas durante múltiples visitas.

«Lo que está sucediendo es que las anteras se abren en diferentes momentos, por lo que la planta distribuye polen a las abejas gradualmente», dijo Kay.

Esta estrategia de «dosificación de polen» es una forma de hacer que las abejas pasen a otra flor sin detenerse a quitar el polen de sus cuerpos y guardarlo para llevarlo a su nido. Las abejas están altamente especializadas en la alimentación de polen, con pelos en sus cuerpos que atraen el polen de forma electrostática, pelos rígidos en sus piernas para acicalarse y estructuras para almacenar polen en sus piernas o cuerpos.

«Si una flor dosifica a una abeja con una tonelada de polen, la abeja está en el cielo del polen y comenzará a acicalarse y luego irá a alimentar a su descendencia sin visitar otra flor», dijo Kay. «Entonces, las plantas tienen diferentes mecanismos para distribuir el polen gradualmente. En este caso, la flor esconde algunas anteras y las revela gradualmente a los polinizadores, y eso limita la cantidad de polen que una abeja puede eliminar en cada visita».

El estudio de flores con dos tipos de anteras resuelve el misterio que desconcertó a Darwin
Las fotografías en primer plano de las flores de Clarkia unguiculata y Clarkia cylindrica muestran los dos tipos de anteras, un verticilo interior llamativo y un verticilo exterior que se mezcla con los pétalos. Crédito: Kay et al., PRSB 2020

Hay alrededor de 41 especies de Clarkia en California y aproximadamente la mitad de ellas tienen dos tipos de anteras. Éstos tienden a ser polinizados por especies especializadas de abejas solitarias nativas. El equipo de Kay se centró en la polinización de abejas en dos especies de Clarkia , C. unguiculata (clarkia elegante) y C. cylindrica (clarkia moteada).

En estas y otras clarkias heterogéneas, una espiral interna de anteras se erige en el centro de la flor, es visualmente llamativa y madura temprano, liberando su polen primero. Un verticilo exterior discreto se apoya contra los pétalos hasta que se abren las anteras interiores. Las anteras externas luego se mueven hacia el centro de la flor y comienzan a liberar su polen gradualmente. Unos días después, el estigma se vuelve erguido y pegajoso, listo para recibir el polen de otra flor.

«En el campo, puedes ver flores en diferentes etapas, y usando fotografías de lapso de tiempo pudimos ver la secuencia completa de eventos en flores individuales», dijo Kay.

La hipótesis de la división del trabajo requiere que ambos conjuntos de anteras produzcan polen al mismo tiempo. Kay dijo que decidió investigar la heterosexualidad después de observar flores de clarkia en un sitio de campo y darse cuenta de que la explicación no encajaba. «Pude ver algunas flores donde un grupo estaba activo y algunas donde el otro grupo estaba activo, pero ninguna flor donde ambos estaban activos al mismo tiempo», dijo.

En C. cylindrica , los dos conjuntos de anteras producen polen con diferentes colores, lo que permitió a los investigadores rastrear hacia dónde se dirigía. Sus experimentos mostraron que el polen de ambos conjuntos de anteras se recolectaba como alimento y también se transfirió entre flores, lo que contradice la hipótesis de la división del trabajo.

«La diferencia de color fue conveniente, porque de lo contrario es muy difícil rastrear el polen», dijo Kay. «Demostramos que las abejas están recolectando y transportando polen de ambos tipos de anteras, por lo que no están especializadas para funciones diferentes».

Kay dijo que no se dio cuenta de cuánto tiempo había pasado Darwin dándole vueltas a la heterogeneidad hasta que comenzó a estudiarla ella misma. «Se dio cuenta de tantas cosas que es difícil encontrar un caso en el que no lo resolviera», dijo. Sin embargo, Darwin podría haber estado en el camino correcto. Poco antes de su muerte, solicitó semillas de C. unguiculata para usar en experimentos.

Además de Kay, los coautores del artículo incluyen a la becaria postdoctoral Tania Jogesh y dos estudiantes universitarios de UCSC, Diana Tataru y Sami Akiba. Ambos estudiantes completaron tesis de último año sobre su trabajo y fueron apoyados por el Centro Norris de Historia Natural de UCSC.


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