Víctor HD SilvaLa polinización es un proceso vital para la reproducción de las plantas. Puede ocurrir de varias maneras, con insectos, aves o incluso el viento llevando polen de una flor a otra. Cuando pensamos en polinizadores, los insectos, y especialmente las abejas, suelen venir a la mente como los más importantes. Sin embargo, otros animales, como aves y mamíferos, también son clave en este proceso, especialmente en regiones tropicales del mundo.
Toda esta información se ha recopilado a lo largo de años de investigación, pero existen dos preguntas que todavía permanecen sin respuesta: "¿Cómo fueron polinizadas las flores hace millones de años? ¿Y cómo ha cambiado esto con el tiempo?" En un estudio reciente publicado en la revista New Phytologist, Ruby E. Stephens y sus colaboradores investigaron los principales tipos de polinización en la historia evolutiva de las plantas con flores.
Los insectos probablemente fueron los primeros animales en ayudar en la polinización de las plantas. Para entender por qué, profundicemos en el proceso de polinización: los insectos recolectan polen de una flor y lo transfieren a otra flor de la misma especie pero de un individuo diferente. Esto se conoce como polinización cruzada y es más eficiente que la polinización por viento, lo que resulta en menos desperdicio de polen.
En una entrevista con Botany One, Stephens explicó: "Los insectos son excelentes polinizadores porque, a diferencia de los murciélagos, las aves y otros vertebrados que también pueden actuar como polinizadores, los insectos poseen rasgos específicos que los hacen particularmente adecuados para este papel. Son pequeños, tienen requisitos nutricionales más simples y no necesitan recompensas florales abundantes, como néctar o aceites, para ser atraídos. Además, la diversidad y abundancia de insectos en diversos entornos y su capacidad de adaptación los establece como polinizadores claves en una relación simbiótica con las flores. Esto refuerza la noción de que los insectos han desempeñado un papel crucial en la polinización a lo largo del tiempo”. En consecuencia, en palabras de Stephens, "la polinización por insectos ha sido enormemente ventajosa para las angiospermas", dando forma a las interacciones entre estos dos grupos de organismos a lo largo de la evolución.
En este estudio, los autores exploraron si la polinización por insectos es realmente el modo ancestral. En otras palabras, investigaron si la polinización por insectos es verdaderamente la forma más antigua. Además, examinaron cómo los factores temporales y ambientales han dado forma a los cambios en los procesos de polinización con el tiempo. Para hacerlo, no solo observaron estudios previos sobre la evolución de las plantas y los métodos de polinización, sino que también consideraron toda la historia evolutiva de las plantas con flores. Comprender cómo ocurrió esto en el pasado y qué condujo a estos cambios en los modos de polinización podría proporcionarnos información crucial para proteger diferentes tipos de plantas y sus hábitats.
Stephens y su equipo seleccionaron 1201 especies de plantas y asignaron un tipo de polinización a cada una de ellas basándose en diversas fuentes, incluyendo observaciones de campo, estudios de ecología de polinización y varias bases de datos botánicas. Categorizaron estas especies en cuatro modos de polinización – viento, agua, insectos o vertebrados – y construyeron árboles filogenéticos para modelar la evolución de los modos de polinización.
No sorprendentemente, los investigadores encontraron que es probable que las primeras angiospermas fueran polinizadas por insectos y que aproximadamente el 86% de la historia evolutiva de la polinización de angiospermas fue impulsada por los insectos. Este papel de los insectos como polinizadores se mantuvo predominante en varios grupos clave de angiospermas, incluyendo magnoliides, monocotiledóneas, eudicotiledóneas, asteridas y rosidas. Este descubrimiento se alinea con evidencia previa de fósiles y linajes tempranos de angiospermas, todos señalando la naturaleza ancestral de la polinización por insectos. Los resultados de esta investigación también se alinean con un estudio anterior liderado por el supervisor de doctorado de Stephens, el Dr. Hervé Sauquet, que proporciona una reconstrucción de una flor ancestral, que presenta diferentes características de la polinización por insectos, como flores bisexuales y simetría radial.
Aunque la mayoría de las especies han mostrado preferencia por la polinización por insectos, ha habido algunas excepciones notables, con ciertos grupos que demuestran adaptaciones a otros métodos de polinización. Por ejemplo, las plantas acuáticas en Ceratophyllales y Alismatales son predominantemente polinizadas por agua. En contraste, las Zingiberales evolucionaron para depender de la polinización por vertebrados, y las Fagales junto con las Picramniales adoptaron la polinización por viento. Según Stephens, "en el caso de las angiospermas acuáticas, la polinización por agua probablemente fue un paso evolutivo necesario para convertirse en plantas con flores cuyo ciclo de vida completo se desarrolla bajo el agua". Por otro lado, en el caso de las Zingiberales, este cambio podría haber sido influenciado por la amplia distribución de este clado en las regiones tropicales. Esta distribución más amplia podría estar relacionada con la prevalencia de la polinización por vertebrados en esta familia, ya que las plantas tropicales a menudo tienen más recursos para ofrecer mayores cantidades de néctar a los polinizadores vertebrados más grandes.
Los autores también observaron que con el tiempo, algunas plantas cambiaron sus modos de polinización. Ocasionalmente, las plantas que eran polinizadas por animales pasaron a depender del viento para la polinización. Esto ocurrió con más frecuencia que lo contrario, es decir, que las plantas que eran polinizadas por el viento hicieron la transición a depender de los animales. Sin embargo, es raro que las plantas vuelvan a la polinización por animales después de adaptarse a la polinización por viento, especialmente porque las flores necesitan experimentar varios cambios importantes en su estructura para adaptarse a la polinización por viento, como la reducción o incluso eliminación de ciertas partes, como la alteración de la forma de flor(haciendo flores unisexuales, con órganos reproductores solo masculinos o femeninos), aumentando la relación polen-óvulo, o cambiando la forma del estilo (de estilos sólidos a estilos plumosos). Estos cambios son difíciles de revertir, lo que explica por qué es raro que las plantas regresen a la polinización por animales después de adaptarse a la polinización por viento.
El estudio identificó transiciones frecuentes entre la polinización por insectos y vertebrados a lo largo de la historia de las angiospermas, lo que llevó a interacciones especializadas. Sorprendentemente, los cambios de la polinización por vertebrados a la polinización por insectos fueron casi tan comunes como las transiciones contrarias. Estas adaptaciones ilustran el mutualismo dinámico, ya que tanto la polinización por vertebrados como la polinización por insectos ofrecen ventajas. Esto demuestra un mutualismo efectivo, con las recompensas florales atrayendo a los vertebrados para visitas repetidas, promoviendo la polinización cruzada dirigida. Las plantas emplean estrategias similares para involucrar tanto a los polinizadores vertebrados como a los insectos, como la producción de néctar, polen pegajoso y atractivas apariencias florales. Sorprendentemente, las especies que dependen principalmente de la polinización por vertebrados pueden adaptarse a los insectos, lo que demuestra la reversibilidad. Esto subraya la naturaleza adaptable de las interacciones entre plantas y polinizadores, que moldean su dinámica con el tiempo.
Respecto a los factores ambientales que pueden haber dado forma a los cambios en los modos de polinización, los autores encontraron que las plantas polinizadas por viento eran comunes en áreas abiertas y latitudes más altas, mientras que las polinizadas por animales predominaban bajo dosel denso y latitudes más bajas. Se cree que la polinización por viento evoluciona cuando la polinización por animales está limitada y el entorno abiótico permite el flujo del viento. Cambios climáticos significativos y cambios en el hábitat a lo largo de la historia de las angiospermas pueden haber abierto hábitats e interrumpido el acceso a los polinizadores. Por lo tanto, las plantas se adaptaron para utilizar el viento como un medio alternativo para transmitir sus mensajes y asegurar su reproducción.
Interesantemente, la investigación trasciende el reino de la angiospermas, sugiriendo la posibilidad de que el ancestro de todas las plantas con semillas también haya sido polinizado por insectos. Aunque muchas gimnospermas contemporáneas son polinizadas por el viento, existen linajes tanto de gimnospermas antiguas como modernas que son polinizadas por insectos, llevantando preguntas sobre si la polinización por insectos pudo haber desempeñado un papel en la formación de la evolución de las primeras plantas con semillas.
En resumen, este estudio sobre los modos de polinización de las angiospermas proporciona información valiosa sobre la relación fundamental y de larga data entre las plantas con flores y los insectos polinizadores que las acompañan. La investigación muestra que la asociación beneficiosa entre estas plantas e insectos tiene fuertes raíces en la historia evolutiva, con la polinización por insectos siendo un factor consistente durante la mayor parte del tiempo que las angiospermas han existido. El estudio revela que el vínculo mutualista entre estas plantas e insectos está profundamente arraigado en la historia evolutiva. Sin embargo, ante los desafíos planteados por el Antropoceno, un período caracterizado por cambios ambientales causados por la actividad humana, el destino de la dinámica de la polinización sigue siendo incierto.
Comprender la complejidad de las relaciones pasadas y presentes entre las plantas y sus polinizadores es crucial para los esfuerzos de conservación, la promoción de la agricultura sostenible y la preservación de la diversidad y estabilidad de los ecosistemas naturales, que actualmente están influenciados por cambios globales. Esta investigación destaca la necesidad de proteger estas invaluables asociaciones ecológicas, garantizando la supervivencia y prosperidad continua de las plantas y los polinizadores en un mundo en constante cambio.
LEA EL ARTÍCULO:
Stephens, RE, Gallagher, RV, Dun, L., Cornwell, W. y Sauquet, H. (2023). Insect pollination for most of angiosperm evolutionary history. New Phytologist. https://doi.org/10.1111/nph.18993
Traducción al portugués por Víctor HD Silva.
Traducción al español por Carlos A. Ordóñez-Parra.
Nigel Chaffey
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