Hace aproximadamente 251 millones de años, erupciones volcánicas aniquilaron a la mayor parte de la vida en la Tierra. Durante aproximadamente un millón de años, las Traps siberianas en Rusia exhalaron enormes nubes de dióxido de carbono hacia la atmósfera, lo que dio lugar al evento de extinción más severo en la historia de nuestro planeta.
Las temperaturas ecuatoriales se dispararon, haciendo que gran parte de la tierra fuera demasiado caliente para la vida. Mientras tanto, los océanos se volvieron ácidos y la mayoría de las criaturas marinas se asfixiaron por la falta de oxígeno. Conocido como la extinción masiva Permiana-Triásica o la “Gran Mortandad”, finalmente destruyó más del 90% de la vida oceánica y el 70% de las especies terrestres.
Sin embargo, en un rincón de lo que hoy es China, un refugio de plantas productoras de polen evitó ese destino y creó un oasis para los animales que sobrevivieron. Las investigaciones sugieren que este no fue el único lugar donde las plantas pudieron resistir a cambios climáticos catastróficos durante la Gran Mortandad, y que las plantas podrían haber sido mejor capaces de soportar el evento de extinción que otros organismos.
“Las plantas, de hecho, a veces tienen mucha resiliencia porque no pueden moverse individualmente, y incluso como población, no son muy buenas para desplazarse,” Chris Thomas, ecologista y biólogo evolutivo de la Universidad de York en el Reino Unido, dijo a Live Science. Como resultado, muchas plantas han desarrollado mecanismos para sobrevivir en su lugar a pesar de condiciones difíciles, añadió.
A medida que el cambio climático eleva las temperaturas globales y desequilibra a los ecosistemas, las plantas volverán a depender de esta resiliencia. Muchas especies vegetales han desarrollado adaptaciones únicas que les ayudan a soportar condiciones adversas. Los expertos dijeron a Live Science que estas adaptaciones —junto con una buena dosis de suerte— decidirán ahora la diferencia entre la supervivencia y la extinción.
Creciendo con el flujo
A diferencia de la mayoría de los animales, muchas plantas tienen la capacidad de regenerar extremidades —y esas extremidades pueden hacerlas más aptas para adaptarse a nuevas condiciones ambientales. En general, las plantas tienen una mayor plasticidad de desarrollo que los animales, lo que significa que tienen una mayor flexibilidad para cambiar cómo crecen y se desarrollan sus células y tejidos.
“Muchas plantas tienen lo que llamamos crecimiento indeterminado y planes corporales modulares,” Amy Angert, botánica de la University of British Columbia en Canadá, dijo a Live Science. El crecimiento indeterminado significa que un organismo continúa creciendo y desarrollándose indefinidamente a lo largo de su vida.
“Si perdiéramos un brazo, ya no volvería. Pero en las plantas, si cortas una rama, pueden brotar nuevas y esas nuevas pueden recibir señales del entorno actual en lugar de quedar atadas a programas de desarrollo de entornos pasados.”
Por ejemplo, los investigadores encontraron que los rebrotos en los robles de Holm (Quercus ilex) son más capaces de afrontar la sequía que aquellos que no rebrotaron.
Y como los brotos pueden entrar en dormancia, muchas especies de plantas pueden rebrotar tras eventos catastróficos, como incendios. La Región Florística del Cabo en Sudáfrica, por ejemplo, es la más pequeña de los seis reinos florales reconocidos mundialmente, y la mayoría de sus especies dependen del fuego — sus plantas vuelven a brotar tras el incendio y muchas de sus semillas requieren fuego para germinar.
Algunas plantas, como la Snow Gum (Eucalyptus pauciflora), poseen una capa gruesa de corteza aislante para proteger sus yemas, mientras que otras, como la ortiga común (Urtica dioica), las entierran bajo tierra en un “banco de yemas”. El suelo aísla las yemas de la semilla del calor extremo y del frío y protege a la mayor parte de la planta de condiciones que ponen en peligro su vida. Esta adaptación tan extendida permite que las plantas herbáceas soporten el invierno y que las plantas bulbíferas oculten sus tejidos de los estragos del fuego.
Almacenando semillas para tiempos mejores
Las plantas también pueden almacenar semillas bajo tierra cuando las condiciones son difíciles. Casi 350,000 especies de plantas producen semillas. Para la mayoría de estas especies, las semillas contienen versiones diminutas en dormancia de la joven planta, 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, a Live Science. “Puedes tener el banco de semillas donde ciertas semillas podrían volver, y hay acceso a la biblioteca genética del pasado de la que muchas plantas pueden, en última instancia, valerse.”
Los bancos de semillas son una herramienta vital para la resiliencia en muchas especies de plantas. Crean la oportunidad de que individuos metabólicamente inactivos se reanimen cuando las condiciones ambientales mejoran, según un artículo de 2021 publicado en la revista Nature Communications. “Cuando hay suerte, al menos algunos de estos individuos despertarán en el futuro cuando el entorno sea más favorable para el crecimiento y la reproducción,” escribieron los autores.
Evolución rápida
Los bancos de semillas también pueden ser reservorios de diversidad genética, lo que es fundamental para poder 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 la variación genética puede compartirse entre poblaciones a medida que cambia el entorno —si los individuos pueden dispersarse con éxito entre ellas.”
En un artículo publicado en la revista Science a principios de este año, investigadores, entre ellos Angert y Anstett, demostraron que la evolución rápida salvó a las poblaciones de la flor del 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 la sequía otoñal haga efecto, o pueden crecer mucho más despacio y refugiarse,” explicó Anstett.
Los investigadores secuenciaron los genomas de 55 poblaciones de la flor del mono escarlata para encontrar áreas dentro de sus genomas vinculadas a soportar el estrés y la sequía. Rastrearon las poblaciones y cómo cambiaron durante ese periodo. Algunas poblaciones experimentaron evolución rápida para hacer frente al entorno cambiante.
Descubrieron que, basándose en la diversidad genética de las poblaciones, podían predecir si una población sería capaz de sobrevivir a la sequía, incluso antes de que ésta comenzara.
Aunque se trate de una sola especie de planta, Anstett cree que podría suceder lo mismo con otros organismos.
Fotosíntesis flexible
Algunas plantas son capaces de transformar la forma en que producen energía para soportar un entorno que cambia. Eso es lo que Zhen Xu, paleobotánico de la Universidad de Leeds en el Reino Unido, cree que permitió a algunas especies de plantas sobrevivir a la extinción masiva Permiana-Triásica y podría volverse cada vez más importante para las plantas en el clima cambiante de hoy.
Las plantas usan la fotosíntesis para convertir dióxido de carbono y agua en azúcares y oxígeno, y emplean estomas, o pequeños poros en la superficie de sus hojas, para regular la cantidad de dióxido de carbono que entra a la planta.
Muchas plantas abren sus estomas durante el día para dejar entrar CO2 y liberar oxígeno. Otras utilizan la fotosíntesis CAM, que significa “metabolismo ácido Crassulacean”, para cerrar sus 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 para producir azúcares durante el día.
“La fotosíntesis CAM es muy común en las plantas del desierto actual, como los cactus y las suculentas,” dijo Xu a Live Science. “Es una forma muy inteligente de escapar del calor extremo o la aridez durante el día.”
En un estudio publicado en la revista Nature Ecology & Evolution a principios de este año, Xu y sus colegas mostraron que las plantas que usaron la fotosíntesis CAM tenían una ventaja durante la extinción masiva Permiana-Triásica.
Descubrieron que los licófitos, o plantas vasculares antiguas, cambiaron a la fotosíntesis CAM alrededor de la época de la extinción masiva. “Creemos que la fotosíntesis CAM podría ser la estrategia especial para sobrevivir” y permitió que estas plantas dominaran tras la extinción masiva, dijo Xu.
Monstruos esperanzadores
Algunas plantas llevan las cosas a extremos aún mayores. Durante eventos catastróficos, las plantas se han convertido en “monstruos esperanzadores” para sobrevivir a los cambios ambientales, muestran investigaciones previas.
En nueve eventos separados en los últimos 150 millones de años, muchas plantas con flores duplicaron todo su genoma para darles una mejor oportunidad de supervivencia, según una investigación publicada en la revista Cell a principios de este año. El genoma duplicado les da más oportunidades para evolucionar y adaptarse a condiciones ambientales desafiantes.
“Vemos agrupaciones de duplicaciones del genoma completo en el tiempo, y cada vez corresponde con un evento geológico importante descrito, ya sea un periodo de enfriamiento global, ya sea un periodo de calentamiento global, o si hay un evento de extinción,” explicó Yves Van de Peer, biólogo genómico de la Ghent University en Bélgica, a Live Science en ese momento.
Todo se reduce a la suerte
Aun así, la supervivencia de poblaciones o especies específicas de plantas a menudo se reduce a la suerte, según dijeron los expertos a Live Science.
Las plantas “básicamente tienen esta amplia caja de herramientas” pero “algunas plantas tienen ciertos caminos, otras plantas tienen otros, y algunas tienen ciertos rasgos, y otros, otros”, dijo Anstett. Si las herramientas particulares que poseen ayudan depende de las condiciones a las que se enfrentan.
Durante la extinción Triásico-Permiana, las plantas en refugios en China (y en otros lugares) estaban en el lugar correcto en el momento justo, con la combinación adecuada de posibles adaptaciones a su alcance y suficiente variedad genética para aprovecharlas.
Lo mismo ocurre con las especies modernas que enfrentan un clima cambiante y una posible extinción. Angert dijo que existen maneras de hacer que las especies de plantas “tengan más suerte” en los años venideros, como conectar poblaciones fragmentadas para aumentar la diversidad genética, lo que amplía la caja de herramientas potenciales a disposición de una especie de planta.
“Lo mejor que podríamos hacer es dejar poblaciones más grandes y mejor conectadas en el paisaje,” declaró ella.
Anstett estuvo de acuerdo. “Si las poblaciones se vuelven muy desconectadas, entonces potencialmente estamos erosionando la caja de herramientas que estas plantas tienen para poder adaptarse.”
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