Se podría pensar que las flores no tienen mucha elección sobre con quién aparearse, dado que están enraizadas al suelo y no pueden moverse.
Por John Doonan, Maurice Bosch
Pero cuando los científicos de Nagoya, Japón, utilizaron potentes microscopios para estudiar el proceso de fertilización, se sorprendieron al descubrir que la parte femenina de una planta con flores (óvulos) podía repeler los espermatozoides del polen y dirigirlos a los óvulos no fertilizados cercanos en la misma planta.
Sin embargo, primero es importante entender cómo funciona la reproducción en las plantas con flores . Al igual que los animales, las plantas con flores se reproducen sexualmente , donde las partes masculinas y femeninas se unen y crean nueva vida.
Tanto en las plantas con flores como en los animales, estas células reproductoras , también conocidas como gametos , contienen la mitad de la cantidad de cromosomas que se encuentran en las células adultas normales. La fusión de gametos restablece la cantidad normal de cromosomas y permite el desarrollo de un embrión que, con el tiempo, puede convertirse en un adulto, como las plantas y las personas que ves a tu alrededor.
La mayoría de los organismos producen muchos más espermatozoides que óvulos . En la reproducción de los mamíferos, los espermatozoides son muy móviles y muchos llegan al óvulo aproximadamente al mismo tiempo. Sin embargo, rara vez se produce una fecundación múltiple. Esto introduciría cromosomas innecesarios, desequilibraría el genoma del embrión y probablemente provocaría anomalías en el desarrollo, incluida la muerte.
Las plantas con flores se enfrentan a retos similares a la hora de aparear un espermatozoide con un óvulo, pero lo hacen de forma muy diferente a los mamíferos como nosotros. Incluso la producción de óvulos y espermatozoides en las plantas es más compleja.
El polen, que transporta los gametos masculinos, se produce en órganos especializados llamados anteras . Estas son las partes ovaladas que forman la parte superior del estambre. Cuando las anteras se rompen, lo que debe sincronizarse con el desarrollo de la flor , quedan expuestos los granos de polen maduros. Estos granos de polen se transfieren a las partes femeninas de la flor, a menudo con la ayuda del viento, los insectos, los pájaros u otros polinizadores. Pero numerosos guardianes biológicos, o barreras, garantizan que solo se produzcan los emparejamientos adecuados.
Cuando el polen llega a la superficie receptora pegajosa de la parte femenina de la flor, llamada estigma, que forma parte del pistilo, el polen tiene que germinar en el estigma. Luego crece a través del estilo, hacia el óvulo, que se encuentra en lo profundo del óvulo. El polen solo puede hacer esto si es compatible con el pistilo. Al igual que en los animales, la reproducción dentro de la familia puede tener desventajas en las plantas, como un crecimiento deficiente.
Para evitar estos problemas, alrededor del 50% de las especies de plantas con flores han desarrollado un mecanismo llamado autoincompatibilidad , que ayuda a prevenir la endogamia. Por ejemplo, cuando las proteínas del polen y del pistilo se reconocen entre sí como de la misma planta, se envía una señal para bloquear el crecimiento del tubo polínico , impidiendo la fertilización.
Pero muchos granos de polen pueden posarse en un estigma y germinar. Entonces, ¿cómo se aseguran las plantas de que cada óvulo sea penetrado únicamente por un tubo polínico? Mediante el uso de microscopios de células vivas junto con rastreadores fluorescentes especiales , los científicos pueden observar y medir los cambios dentro de las células. Esta tecnología nos ayuda a comprender cómo se controla el crecimiento del tubo polínico mediante el seguimiento de diferentes aspectos de la actividad celular, como los niveles de energía, la acidez y las estructuras celulares.
El estudio reciente de Japón utilizó técnicas avanzadas de imágenes para demostrar que las señales de proteínas guían un tubo polínico hacia un óvulo individual dentro del ovario, a través de un proceso llamado quimiotaxis . La quimiotaxis actúa un poco como un sistema de navegación donde la punta creciente del tubo polínico se dirige hacia la fuente de estas señales de proteínas.
El sistema también garantiza que cada óvulo se aparee con un solo tubo polínico. Los investigadores descubrieron que el sistema también incluye una señal de repulsión. Una vez que un tubo polínico se fija en un óvulo en particular, una señal diferente evita que otros tubos polínicos se acerquen a ese mismo óvulo y redirige los tubos polínicos a otros óvulos.
Esta orquestación precisa asegura una fertilización exitosa y una producción eficiente de semillas, lo cual es esencial para producir nuestros alimentos.
Existe otra barrera cuando el tubo polínico libera los espermatozoides en el óvulo. La mayoría de las plantas que no producen flores, a las que a menudo se denomina “inferiores”, como los helechos, los musgos y las algas, tienen gametos masculinos móviles que son similares a los espermatozoides de los animales. Sin embargo, los espermatozoides de las plantas con flores han perdido su movilidad y son transportados a sus destinos por el tubo polínico, que puede crecer a velocidades de hasta 1 cm por hora.
A lo largo de su recorrido por las partes femeninas de la flor (estigma, estilo y óvulo), se produce una intensa comunicación entre el tubo polínico y las distintas partes del pistilo. El óvulo secreta atrayentes, pequeñas proteínas llamadas LUREs , que guían a los tubos polínicos para que crezcan hacia él. Una vez que el tubo llega al óvulo, entra y libera sus dos espermatozoides.
En un fascinante giro evolutivo, estos dos espermatozoides realizan una doble fecundación : un espermatozoide fecunda el óvulo mientras que el otro fecunda una célula especial llamada célula central. El óvulo fecundado se convierte en el embrión que crecerá hasta convertirse en una nueva planta, mientras que la célula central fecundada crea un endospermo. El endospermo es un tipo de tejido que sostiene y alimenta al embrión, de forma muy similar a como la placenta de los mamíferos alimenta al feto.
Aunque en muchas especies el endospermo es temporal y la semilla es principalmente sólo un embrión, en las gramíneas el endospermo forma una gran parte de la semilla madura que cosechamos para elaborar alimentos como pan, arroz y avena.
Las plantas son tan diferentes de nosotros que es fácil descartarlas por considerarlas simples. Sin embargo, cada año los científicos aprenden más sobre lo intrincadas y complejas que son sus vidas.
Este artículo se publica nuevamente en The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original .
