Dientes de León y las guerras clon


Hoy voy a hablar un poco de "cochinadas" que hacen algunas plantas... reproducción "sersual" y asexual, una planta teniendo sexo consigo misma, duplicación de cromosomas, ... y otras cosas a las que los botánicos les ponemos nombrecitos raros.

Veremos algunos detalles sobre como las plantas usan modos de reproducción "rarillos" para colonizar terrenos y otros detalles relacionados con la evolución. Todo explicado de las formas más sencillas que se me ocurren, pero dejando caer alguna que otra palabreja botánica (por si alguien quiere buscar luego más info por la red). No os engaño, a medida que avanza el texto el tema se vuelve más espeso pero, ¡¿acaso váis a permitir que esos conocimientos se los queden sólo los científicos?! 😉😉

De verdad que cuando se va comprendiendo el tema resulta muy interesante. Comencemos por lo más simple:

Básicamente tenemos dos tipos de reproducción: sexual y asexual.

La SEXUAL es la "clásica" (la que sigue un esquema similar a nuestra reproducción humana). Las células normales tienen ADN organizado en "paquetes" denominados cromosomas, y los cromosomas organizados en dos lotes [los científicos dicen "2n"]. Cuando las células normales se transforman en células sexuales (espermatozoides, polen, óvulos, etc) lo hacen repartiendo los cromosomas en dos partes iguales ["n"+"n"]. Así, papá planta pone una mitad de los cromosomas en el grano de polen, mamá planta pone otra mitad de los cromosomas en el óvulo y, cuando se encuentran, conseguimos una semilla con dos copias de cada cromosoma en sus células. Mucho bla, bla, mejor con un dibujo:
Esquema de reproducción sexual entre dos plantas (rojo = papá / rosa = mamá). Las células sexuales (poligonales) tienen la mitad de los cromosomas (n) que las células "normales" (2n).

En los humanos, nuestras células "normales" [somáticas, "2n"] tienen 46 cromosomas, más concretamente dos grupos de 23 cromosomas cada uno; en algunos textos podemos ver que se esquematiza eso como "AA", siendo "A" el conjunto de 23 cromosomas que nos caracteriza. Trasladando el tema a un diente de león que podemos encontrar fácilmente en Almansa, como es Taraxacum obovatum, resulta que tiene 32 cromosomas; si lo esquematizamos como "BB", su "B" englobaría un conjunto de 16 cromosomas.
Foto de los cromosomas humanos en una célula "normal": hay 23 cromosomas diferentes y dos copias de cada uno (la extraña pareja denominada "xy" es la que caracteriza a los machos; en las mujeres es "xx").

La reproducción ASEXUAL es bastante frecuente en plantas (y le encanta a los que se dedican a la jardinería). Simplificando, una planta utiliza tallos u hojas especiales para generar clones de sí misma que tienen ADN idéntico a la original. Estolones, rizomas, bulbos, etc, son estructuras que posibilitan esa reproducción asexual. En jardinería es muy útil porque, cuando la planta que nace a partir de una semilla tiene alguna mutación que la hace llamativa (v. gr.: color raro en la flores), la mejor manera de propagarla es por vía asexual, ya que nos garantiza obtener copias idénticas (si hacemos cruces por vía sexual, la nueva combinación de cromosomas podría llevarnos a perder la mutación que nos interesa).

¿Características de la reproducción sexual? Se consiguen nuevos individuos de una especie y cada uno tiene una combinación de ADN "única y exclusiva". Eso resulta de vital importancia de cara a la adaptación a multiples factores ambientales (motor de la evolución). Además, las semillas suelen estar preparadas para diferentes tipos de dispersión, por lo que pueden viajar largas distancias colonizando nuevos lugares (y sin competir con sus progenitores). El inconveniente es que se necesita de dos plantas ("papá y mamá") y eso no es siempre posible en determinados ambientes.
Esquema de la típica reproducción sexual. El color diferente para cada planta representa, de manera muy simplificada, que cada individuo tienen una combinación única de ADN.
 
¿Características de la reproducción asexual? Un individuo adulto, aún estando aislado, es capaz de generar copias de sí mismo, de manera relativamente rápida (sin pasar por las fases de semilla y plántula, que muchos ejemplares no superan). Si la planta original tenía un ADN muy bueno para cierto ambiente, sus clones triunfarán sin duda. El inconveniente es que no se consigue variabilidad de ADN y eso puede ser muy malo si las condiciones ambientales cambian. Además, los clones aparecen muy cerca de la planta original por lo que compiten todos entre sí.
Esquema de la típica reproducción asexual. Una planta produce poco a poco clones de sí misma que surgen junto a ella.

Dientes de león en las guerras clon.

Y entonces, cuando teníamos todo más o menos claro, la evolución nos trae una sorpresa. ¿Y si mezclamos los dos tipos de reproducción sexual y asexual para dar un paso más en la lucha entre plantas? Eso es lo que han hecho, por ejemplo, los Dientes del león (género Taraxacum) y las Estátices (género Limonium), entre muchísimas otras especies (Compuestas, Rosáceas, Gramíneas, etc).
Tan "monos" y adorables que parecen los Dientes de León (Taraxacum sp. pl.), y resulta que se pasan el tiempo haciendo guarredidas para esparcir su ADN 😉.

¿En qué consiste la jugada maestra? Pues, básicamente, en producir semillas de manera asexual, sin necesidad de contacto entre polen y óvulo [es un fenómeno conocido como Apomixis]. Una planta solitaria es capaz de formar miles de semillas que contienen ADN idéntico al de su "madre", es decir, un sólo individuo esparce clones suyos por el medio. Se combina así la ventaja que supone la capacidad que tienen las semillas de viajar y colonizar nuevos lugares (sin competir con la madre) con la ventaja de poder producir descendencia en solitario [si queréis investigar un poco sobre este tema tan curioso, os recomiendo empezar con los términos "Apomixis" y "Agamospermia"].
Esquema de reproducción asexual mediante la producción de semillas clónicas.

Cochinadas no sexuales, multiplicación de cromosomas, híbridos y nuevas especies.

El hecho de que algunas especies tengan la capacidad de reproducirse tanto sexualmente como mediante apomixis ("semillas clónicas") ha jugado un papel importantísimo en la evolución de las plantas. Entramos en temas un poco más complicados pero tremendamente interesantes a nivel científico.
¡¡ Cada vez que soplas estás participando en las Guerras Clon !! 😉 Algunas de esas semillas pueden ser simples clones de su madre. Capítulo fructífero de Taraxacum obovatum; paraje de Las Fuentecicas, Almansa.

Imaginemos una especie en las que un individuo puede reproducirse sexualmente con otro individuo (formando semillas con combinaciones de ADN únicas y diversas), también puede reproducirse sexualmente consigo mismo (polen propio unido a óvulo propio dando lugar a semillas con poca variación del ADN) y también puede reproducirse mediante semillas clónicas (ADN idéntico a la "madre"). Para simplificar, digamos que en esa especie los individuos tienen ADN formado por dos copias de 3 cromosomas cada una; podríamos nombrarlo como "CC", donde "C" es un grupo de tres cromosomas.
Esquema de reproducción sexual en especie con ADN compuesto por 6 cromosomas en dos lotes "CC" (cromosomas de 3 tipos diferentes y dos copias de cada uno). Las células sexuales (poligonales) portan un sólo lote de cromosomas "C". Al unirse dos células sexuales obtenemos un nuevo indivíduo con la típica dotación de cromosomas de la especie ("CC").

Bien, a veces se producen fallos en la formación de las células sexuales [la meiosis], con el resultado de que todos los cromosomas se meten en una célula; en ese caso, en lugar de obtener dos células "C" y "C", conseguimos una célula "CC" y otra célula inviable vacía (mira la siguiente figura).

No es precisamente frecuente, pero sucede. El colmo llega cuando dos de esas infrecuentes células sexuales con contenido "CC" contactan entre sí y se forma un individuo "CCCC" [para más info. buscad el término "endorreduplicación"]. Cabría esperar que tal "aberración" (4 copias de cada cromosoma) no condujera a nada. Pero el mundo vegetal es llamativamente "liberal" en cuanto a estas extrañas "cochinadas sersuales" 😋. Pues sí, resulta que en las plantas, dentro de una especie "CC" pueden aparecer indivíduos "CCCC" con cierta "facilidad" (algún cálculo publicado dice que ocurre 1 vez de cada 100 millones de copias por generación).
Esquema de un proceso que puede llevar a la duplicación del material genético en una especie. Durante la producción de células sexuales (meiosis), se producen errores que hacen que los cromosomas no se repartan. La unión de dos "errores" puede dar lugar a una descendencia sorprendente.

Tetraploides, triploides, ... la locura de los "muchi-ploides".

Por si alguien quiere ahondar más en el tema, los científicos llaman diploides a los ejemplares "CC" ("normales) y tetraploides a los "CCCC". Probablemente, a simple vista no diferenciaríamos una planta "CCCC" de otra "CC" de la misma especie; al fin y al cabo, tienen los mismos cromosomas (aunque en mayor cantidad). No obstante, cabe señalar que tanta cantidad de cromosomas puede hacer que las células sean de tamaño mayor de lo habitual y eso deriva en ciertos cambios como, por ejemplo, la producción de frutos más grandes (que es el cambio que más suele interesar a los humanos).

En cuanto a la fertilidad, las plantas "CCCC" tienen problemillas al fabricar células sexuales: normalmente (en un "CC") los cromosomas iguales se unen por parejas y se reparten entre dos células; pero, al haber cuatro cromosomas de cada tipo, lo de formar parejas de iguales resulta complicado y, a veces, ocurren buenos líos. Aún así, y aunque su fertilidad es menor que en un "CC", las plantas "CCCC" pueden reproducirse sexualmente (y, por descontando, por vía asexual).
Una margarita no es una flor sino un conjunto de flores diminutas que simulan ser una flora. Lo mismo pasa en el Diente de León. En la foto cada una de esas semillas rojizas proviene de una pequeña flor. Algunas de esas semillas pueden ser fruto de reproducción sexual y, al mismo tiempo, otras junto a ella pueden ser simples clones de su madre. Es la guerra 😉.

Ahora sigamos rizando el rizo. Dentro de una misma especie, el grano de polen de un individuo "CCCC" será una célula "CC" y el óvulo de un individuo "CC" será una célula "C". ¡¿Os imagináis que se juntan el polen "CC" y el óvulo "C"?! Sí, también ocurre eso; aparece entonces un indivíduo con células "CCC" [triplode, para los científicos]. Alguno pensará que eso ya no puede ser viable; pero a las plantas no les importa lo más mínimo nuestra opinión. Así, los ejemplares "CCC" sobreviven. El problema principal llega a la hora de la reproducción, pues dividir 3 cromosomas de cada tipo entre 2 células es como tomar sopa con tenedor, no funciona bien.

Entonces ¿no tiene futuro una planta "CCC"? La naturaleza se abre camino. Por ejemplo, ya hemos dicho que los Dientes del león (género Taraxacum) y las Estátices (género Limonium) pueden producir semillas saltándose el tema del sexo, semillas que son simples clones de la madre; no importa que sea "CCC", ya que para formar esas semillas clónicas no hace falta repartir cromosomas, se van todos juntos y las semillas dan lugar a nuevas plantas "CCC".
Dado que en una misma especie puede haber ejemplares "CC" conviviendo con ejemplares "CCCC", cabe la posibilidad de que se reproduzcan entre ellos originando una planta hija que tiene tres lotes "C" de cromosomas [una planta triploide].

Recapitulando, en una misma especie podemos encontrar individuos normales "CC" (diploides), individuos "CCCC" (tetraploides) e individuos "CCC" (triploides). Pueden convivir todos e incluso reproducirse sexualmente entre ellos formando las más extrañas combinaciones de células sexuales que podáis imaginar.

Repitiendo las mismas condiciones que he comentado previamente, podemos llegar a que surjan plantas "CCCCC", "CCCCCC", etc. ¿No os lo creéis? Los científicos también han flipado en ocasiones, por ejemplo cuando se ponen a estudiar los cromosomas de la especie Taraxacum polyodon (un Diente de León), revisan diferentes ejemplares y encuentran los siguientes números de cromosomas: 21, 22, 23, 24, 26, 28, 38, 44, 45, 46, 47, 48. Parece que Taraxacum polyodon ha estado pasándoselo muy bien 😁😁.

Mezclando locuras cromosómicas y semillas clónicas: Nuevas especies.

La duplicación del número de cromosomas ha sido importantísima en la evolución y ha propiciado la aparición de nuevas especies. Eso da para muchas entradas de blog, pero lo dejaré para otro día (que esta entrada ya es lo bastante densa). Sólo pongo aquí algunas pinceladas.

Es fácil entender que, cuando pasamos de "CC" a "CCCC" lo que obtenemos es más cantidad de cromosomas y, por tanto, más genes por célula para "jugar". En ese "juego" llamado evolución, las mutaciones en los genes son muy importantes.
Ya lo sabes, esos Limonium tan bonitos que usan para adornar los ramos de novia y los adornos florales que regalas a tu madre, son fruto de miles de cochinadas "sersuales" e impuros intercambios de cromosomas en el juego de la evolución 😜.

También es fácil entender que los ejemplares con números de cromosomas raros, como "CCC" o "CCCCC" (o cualquier otra extraña modificación que imaginemos), pueden pervivir mediante reproducción asexual aunque su polen y óvulos no lleven a nada viable.

Con todo eso en cuenta, llega el remate final. Dos especies cercanas "CC" y "DD" pueden hacer "guarreridas sersuales" y dar lugar a un híbrido "CD". Las células de ese híbrido no pueden formar parejas de cromosomas porque tienen una copia del conjunto de cromosomas "C" y otra copia del "D" (sólo un cromosoma de cada grupo). En algunos animales, lo que tenemos en ese caso son indivíduos híbridos estériles que desaparecen sin influir en la evolución de las especies. Pero ¿y en plantas?

Pues, por ejemplo en los Dientes de León (género Taraxacum) y las Estátices (género Limonium), un individuo "CD" puede prosperar e incluso extenderse formando semillas por clonación [Apomixis]. Cuando el número de híbridos "CD" es grande, llegan a producirse suficientes fallos al formar células sexuales como para que aparezcan células que se llevan todo el ADN; así, polen "CD" y óvulo "CD" darían lugar a un ejemplar "CCDD"; esa planta ya sería perfectamente fértil, pues tendría dos copias de cada juego de cromosomas y las podría repartir sin problema al formar células sexuales [meiosis]. Dicha planta resulta, a simple vista, distinta de las especies de las que proviene y, muchas veces, se puede ver que tienen una mezcla de caracteres morfológicos (imaginemos: el tipo de flores de una especie, pero las hojas de la otra especie, etc.). Ha surgido entonces una nueva especie.
Esquema simplificado de la aparición de una nueva especie. Partiendo de dos especies bien asentadas surge un híbrido por reproducción sexual. El híbrido tiene un lote de cromosomas de la especie 1 y el otro lote de la especie 2; al no poder formar parejas de cromosomas, no puede hacer células sexuales normales. Pero los errores ocasionales en la meioses pueden hacer que se formen células conteniendo todos los cromosomas; de la unión de dos de esas células sale una semilla que dará lugar al primer individuo de una nueva especie (3).

Por cierto, cabe destacar que cuando los científicos estudian esa especie nueva, no saben que su origen es híbrido. Para ellos será una especie cuyas células tienen dos lotes de 6 cromosomas cada uno [n = 6; 2n = 12]. Un científico podrían designarla, por ejemplo, como "EE" (porque inicialmente, pensaría que es una especie diploide). Con la llegada de los estudios modernos que analizan en detalle los cromosomas de muchas especies relacionadas entre sí y los comparan, es cuando se descubre que una especie "EE" es en realidad "CCDD", especie de origen híbrido ya estabilizada.
Aunque a nivel esquemático es relativamente sencillo ver que los cromosomas de una especie provienen de otras dos especies ("CCDD"), partiendo de cero es imposible saberlo y se suele interpretar con un esquema "EE" (en naranja) en lugar de "CCDD". El estudio de la morfología de los cromosomas del lote "E" puede llevar a descubrir que la mitad de ellos provienen de otra especie (lote "C") y lo mismo para la otra mitad (lote "D").

En el contexto de la evolución, estos procesos son fascinantes. Si se os ha despertado la curiosidad, investigad un poco sobre el origen del Trigo que nos ha servido de alimento durante tantos siglos; es un caso muy curioso con cruces entre especies de diferentes géneros, duplicaciones de cromosomas, nuevos cruces, etc.; y es que las Gramíneas tambien gustan de hacer estas "cochinadas" 😉.

En cuanto a los Dientes del león (género Taraxacum), las Estátices (género Limonium) y sus "guerras clon", pues parece que la táctica les ha ido bien a nivel evolutivo. En la Península Ibérica y Baleares, casi cada cordillera tiene su propia especie única del género Taraxacum y casi cada saladar tiene su propia especie de Limonium.
Resulta fácil observar el pequeño Limonium echioides en el entorno del Pantano de Almansa.

Pasemos a los números, para ver la magnitud de esta cuestión. De acuerdo con la estupenda publicación Flora Iberica, el género Sideritis (los "Rabos de Gato"), que se considera que tiene su máxima diversidad en la Península Ibérica, cuenta con 34 especies; es un número elevado, como era de esperar para un género que ha prosperado en la Península. Bien, pues en el mismo área tenemos 48 especies de Taraxacum y 107 especies de Limonium (aunque se han descrito más especies de Limonium desde que se publicó esa Flora Iberica). Sin duda las "guerras clon" han resultado beneficiosas para ambos géneros.

Si alguna vez habéis tratado de identificar una especie de Taraxacum o de Limonium mediante claves de identificación, ahora entenderéis porqué resulta tan exasperantemente complicado. Son un montón de especies surgidas de mezclas "sersuales" y que comparten muchos genes (y, por ello, muchas características morfológicas). Si no habéis tratado de pasar por claves un Diente de León o un Limonium, pues ya os adelanto, puede ser un "infiennnno" 😅.


Taraxacum sp. La próxima vez que os encontréis con uno de estos Dientes de León, os reto a pasarlo por las claves de identificación de Flora Iberica... ¡¡preparaos para sufrir!!! 😉.

Como despedida (y para terminar incordiando un poco) ¿conocéis los árboles filogenéticos? ¿esas reconstrucciones en forma de árbol que tratan de esquematizar la evolución? Pues ya os podéis imaginar que en plantas algunas ramas de esos árboles conectan unas con otras para formar nuevas ramas (también pasa en otros grupos y, aunque tradicionalmente no se le ha dado mucha importancia, ya empiezan a publicarse árboles con esas interconexiones entre ramas a muchos niveles).
A la izquierda, el típico esquema en árbol que se muestra cuando habla de evolución. A la derecha, el esquema que ha de aplicarse cuando a las plantas les da por saltarse nuestras ideas básicas: en rojo el evento de hibridación que continúa con una nueva "rama" azul cuando se estabiliza el híbrido y se convierte en nueva especie.

Nota final: he simplificado muchas cuestiones, he obviado deliveradamente muchos aspectos y me he tomado muchas libertades con la terminología. Soy consciente de que se pierde algo en rigor científico pero creo que eso se compensa con el hecho de poder transmitir información a más gente. Si eres experto en esta temática, no te tomes mi "frivolidad" demasiado a pecho.


Comentarios

  1. Muy interesante, Fer. Y como yo no soy experta te agradezco tu "frivolidad" que hace ameno lo complicadito de la cosa. (porque hay qué ver lo raras que son las plantas :D)
    Y seguramente me acordaré de algunas cosas cuando en primavera coma una ensalada de diente de león. :)
    Un abrazo

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