Cómo la Tierra se volvió verde: una breve historia de las plantas de 3.8 millones de años

José E Armstrong. Prensa de la Universidad de Chicago, 2014.

¡Alerta de spoiler! Este libro podría cambiar seriamente tu visión de lo que puede ser un libro de texto (!)

me gusta el de joseph armstrong Cómo la Tierra se volvió verde [en lo sucesivo denominado como HETG], particularmente su estilo. Si bien es posible que los lectores ya conozcan el "estilo" de Armstrong por sus "comentarios sobre las plantas, las debilidades y la diversión de la vida académica" en su sitio de blogs [bajo su nom-de-blog de 'fitofactor'], probablemente sea una sorpresa que el comentario sincero que uno puede equiparar con el medio socialmente informal de la blogósfera se haya abierto camino en las páginas normalmente sagradas de los libros de texto. Y HETG es un libro de texto (la nota publicitaria del editor en la contraportada nos lo dice) de botánica. Por qué el editor permitió que el profesor Armstrong experimentara con este enfoque diferente y refrescante es una pregunta que no se responde en el libro. Pero esta libertad es apreciada por el autor (y este revisor) y, habiéndosele concedido este privilegio, el mundo de la publicación de la ciencia de las plantas es más rico gracias a ello.

Fácilmente podrías imaginar HETG's text – que se desvía del enfoque de los libros de texto de botánica al “concentrarse en lo que la mayoría de los libros omiten” (!! Prefacio, p. xii), ofreciendo explicaciones de los conceptos básicos de biología que “rara vez se explican bien en los libros de texto” (Prefacio, p. . xii), y con sus digresiones “desde la narrativa principal para explicar y demostrar cómo opera la ciencia” (Prefacio, p. xiii) – para ser las transcripciones de las conferencias impartidas por el profesor galardonado que ha escrito esa misma prosa (y OMS ha sido altamente calificado por sus alumnos).

En resumen, HETG abarca 3.8 millones de años de historia de la Tierra, desde un punto de vista fotoautotrófico desvergonzado, y comprende 11 capítulos que documentan el avance evolutivo de las plantas, desde las algas marinas del Capítulo 4 hasta la supremacía de las angiospermas en el Capítulo 10. XNUMX, vía invasión de la tierra (Cap. 6) y Cap. 9, donde se considera el hábito de la semilla. Finalmente cap. 11 considera la vegetación actual y las interacciones planta-persona.

Con un poco más de detalle…

cap. 1 'Un mundo verde' aborda el tema de qué es una planta desde el principio, ¡y con razón! Junto con cuestiones como la taxonomía y los reinos, el ADN y los fósiles, también proporciona un escenario esencial tanto en un contexto geológico como cósmico. Por lo tanto, se ha establecido el más grandioso de los escenarios para contar uno de los dramas más grandes de la Tierra, admirablemente resumido en 8 eventos principales en la historia de los organismos verdes en la página final del capítulo.

cap. 2 'Pequeños comienzos verdes': Aunque reconoce la importancia de las plantas, Armstrong reconoce correctamente que subyacente a esto hay una dependencia absoluta de los procesos microbianos, como se ejemplifica en el desarrollo de cloroplastos a partir de microbios engullidos/esclavizados intracelularmente. Como corresponde a su título, el cap. 2 es un 'festival de microbios' y cubre gran parte de la relevancia microbiana (bioquímica, pigmentación, reciclaje, simbiosis) y nos recuerda que la biología de la Tierra es en gran medida una ecología microbiana. HETG también establece que los diminutos organismos verdes [fitoplancton] “pueden realizar más fotosíntesis a nivel mundial que todos los grandes organismos verdes, como árboles y pastos, combinados”. Bien, pero me gustaría ver la Ref. que lo apoya. ¿Quizás Armstrong no pudo encontrarlo, de ahí el uso de la palabra 'puede'? Pero, sería bueno citar Refs para respaldar tales afirmaciones; eso es solo pedagogía responsable/buena enseñanza después de todo (y a pesar del hecho de que en la p. xii se nos dice que las referencias no son ni exhaustivas ni exhaustivas). Curiosamente, se nos habla de fotoautótrofos que usan infrarrojos en respiraderos de aguas profundas. Y para esta interesante información, obtenemos una Ref. (pero no hasta que la misma noción se repita y amplíe en varias páginas más adelante: Beatty et al. (2005) [véase también Molloy (2005)]). Este fenómeno fue una revelación para mí y subraya la utilidad del tomo de Armstrong en la entrega de estas golosinas que se pueden incorporar a la propia enseñanza, etc.

Usuarios no estadounidenses de HETG a veces tienen que trabajar un poco más duro que los lectores estadounidenses. Un buen ejemplo de esto es la mención de las máquinas de Rube Goldberg. No tenía idea de qué eran, aparte de asumir que se trataba de una referencia a la cultura popular estadounidense. Habiendo 'buscado' posteriormente en Google el término, me entero de que, de hecho, son un concepto americano, y las variaciones de Goldberg en el lado británico del Atlántico son los artilugios creados por Profesor Brainstawm y de heath robinson asombrosos artilugios. Ese desconcierto cultural es contrarrestado por la magistral analogía que equipara las razones por las que las plantas han conservado la ineficiente enzima fijadora de carbono RubisCO con la adherencia de la humanidad al diseño del teclado QWERTY (cuya alusión a la máquina de escribir/computadora es seguramente comprensible a nivel mundial, incluso si alude a la fotorrespiración como el proceso en el que “la rubisco respira las moléculas de azúcar de un organismo… liberando dióxido de carbono” parece un poco simplificado…). De lo contrario, en el cap. 2 hay muchas explicaciones de sentido común sobre cómo funciona la evolución, especialmente en términos del desarrollo de la complejidad en la estructura de un organismo o de las vías y procesos bioquímicos. Y hay un desenlace al principio del libro de por qué las plantas terrestres son verdes (¡no, no te lo estropearé dándote la respuesta!).

Si el capítulo 2 fue bastante divertido y relativamente fácil de leer, el cap. 3 – 'Colaboraciones celulares' – requiere un esfuerzo considerable para sacarle el máximo partido, aunque sea el apartado en el que el sexo está dando un buen aire.

Si bien es bueno ver las algas tan bien presentadas en el libro, en los capítulos 4 'Una gran canica azul' y 5 'Down by the sea (-weeds)', parece una lástima que juntos esos dos capítulos sean solo 31 páginas. ., que es considerablemente menor que, por ejemplo, las 55 págs. del cap. 3. Pero cap. 5 tiene algunos pensamientos interesantes sobre por qué las plantas son verdes, porque se derivan de algas verdes (y no rojas o marrones si hubieran tenido ancestros de algas rojas o marrones), y ha preparado el escenario para la invasión de la tierra por acuático (¡no marinos!) fotosintetizadores.

cap. 6 'La gran invasión'; seguramente es inexacto decir “solo una vez una planta terrestre (hierba de anguila…) hizo la transición de regreso a un ambiente acuático marino”. No puedo comentar sobre la frecuencia de las plantas terrestres que regresan a su hogar ancestral acuático, pero hay muchas spp. de angiospermas marinas de las cuales sólo algunas son pastos marinos – zoster spp. - per se. Entonces, supongo que Armstrong está usando 'hierba de anguila' como nombre general para todas las angiospermas marinas. Pero no está claro y se beneficiaría de una aclaración. Y, posiblemente, pasto marino es un término mejor y más general para todos marina angiospermas. Pero tal vez podamos permitirle a Armstrong esa libertad cuando su experiencia principal declarada es "explicar la ciencia a los no científicos" (Prefacio del autor p. x). Sin embargo, Armstrong también afirma que CO₂ “como un gas se difunde hasta 1,000 veces más rápido en el aire que cuando se disuelve en agua”. Esto hizo que me detuviera y me preguntara: ¿No solía ser esto 10,000 veces más rápido en mis propios días oscuros y demasiado lejanos de educación botánica? Este asunto me molestó, especialmente porque no hay Ref. fue citado en apoyo de la afirmación de Armstrong, e hice algunas comprobaciones. El consenso posterior a Google es que 10,000 es correcto (por ejemplo, Armstrong (un Armstrong diferente a HETG's autor!), 1979; Armstrong y Drew, 2002). Por un lado, esto puede verse como bueno porque hace pensar y anima a investigar y comprobar. Pero por otro lado, no es tan bueno si eres un botánico novato que espera declaraciones verdaderas y no tienes ninguna razón para cuestionar tales 'hechos'. La sección de varias páginas que trata sobre las características distintivas de las plantas terrestres fue excelente y sería una hermosa lección independiente (al igual que muchos de los otros 'ensayos' a lo largo del libro). HETG…), y en el que aprendimos por qué las briófitas no son plantas terrestres adecuadas, y por qué Cooksonia – una planta extinta del Devónico inferior – es la primera planta terrestre verdadera e inequívoca. Finalmente, hay una buena introducción y consideración de la alternancia de generaciones (aunque el fenómeno en realidad no se llama así hasta varias páginas de este fragmento de biología). ¡A pesar de mis quejas, este fue un gran capítulo! [Y soy optimista de que cualquier deficiencia se corregirá en una impresión/edición futura... Pero mientras pensábamos en los errores, se notaron los siguientes 'errores tipográficos': p. 55, mitocondrio; pag. 47, 0 usado para O en la fórmula química del oxígeno; pp. 2, 305, sotobosque; pag. 306, relámpago; pag. 394, Ginkgos...]

cap. 7 'El espíritu pionero' es un tour-de-force de la evolución y la biología de las briofitas, que también revela la función original de los estomas...

cap. 8 'Back to the Devonian' está –apropiadamente– dedicado al período Devónico, aprox. Hace 419 - 359 millones de años, al final del cual se nos recuerda que todos los linajes de plantas terrestres, excepto las angiospermas, habían llegado. En consecuencia, fue una época muy ocupada en la historia verde de la Tierra, y esas primeras plantas vascularizadas, ahora conocidas solo como fósiles, dejaron una impresión duradera en el planeta. También nos enfrentamos a la afirmación de que “alrededor de una cuarta parte de todas las especies de plantas vasculares (aprox. 400,000 100,000) viven como árboles” (lo que significa, para que no haya ambigüedad, que aproximadamente 400,000 2007 de las XNUMX XNUMX especies de plantas vasculares son árboles – Raven & Crane (XNUMX)): ​​no me había dado cuenta de cuán numerosas eran las especies de árboles (y esta admisión de alguien que pasó muchos años estudiando la biología celular de la formación de madera en los árboles, pero demostrando así que todos podemos aprender ¡cosa!). Apropiadamente, también obtenemos una buena explicación del hábito del árbol, su prevalencia y origen, junto con información sobre el ímpetu para el desarrollo de las hojas y el desarrollo del xilema y la conducción del agua y la ramificación. También aprendemos para qué servía originalmente la cutícula y que lo que hoy llamamos hipótesis se denominó originalmente teoría. ¡En conjunto, otro capítulo realmente impresionante!

cap. 9 'Semillas para el éxito' trata sobre el desarrollo del hábito de las semillas y la evolución de las plantas con semillas. Es un capítulo bastante complicado, pero al menos podemos descubrir la nominación del autor para la entidad biológica más familiar pero menos entendida.*.

cap. 10 'Una toma de control del Cretácico' cambia al período Cretácico (!) (c. 145 - 66 MYA) y el ascenso de las angiospermas que desplazan 'rápidamente' a los helechos y las cícadas de los roles ecológicos que habían ocupado durante los 150 millones de años anteriores. También se consideran mucho las interacciones bióticas entre las angiospermas y los animales, ya sea para dispersar polen, frutas/semillas, o poblaciones de plantas enteras/spp. como en el caso de la agricultura humana. También hay una buena consideración de las ventajas/desventajas de la anemofilia. vs zoofilia, y una interesante comparación de factores biológicos que pueden haber contribuido al éxito de las angiospermas sobre las gimnospermas para finalizar el capítulo. Además, el Fascinante Hecho No. 17: el endospermo proporciona del 50 al 70 % de todas las calorías humanas (pero, fitofactor, ¿podríamos tener una referencia para respaldar este importante fitofacto?). Nota 28 al Cap. 10 también deja las cosas claras sobre el abominable misterio de Darwin con respecto a la aparición de las angiospermas en el registro fósil, que a menudo se malinterpreta en los libros de texto, y cita a Friedman (2009) al respecto.

cap. 11 'Toda la carne es hierba' trata predominantemente de eventos posteriores a la desaparición de los dinosaurios en el límite KT aproximadamente 66 MYA (y en caso de que alguna vez se haya preguntado por qué es K para el Cretácico, es porque C ya se ha usado para el Cámbrico período…). Por lo tanto, la Azolla-inducido evento de enfriamiento global (que sospecho que no es tan conocido entre un público general, ¿o botánico, de hecho...?) se ventila. Y hay reflexiones sobre el surgimiento de pastos (y girasoles...), y comunidades de pastizales, y el desarrollo de la ecología del fuego que ayuda a mantener los pastizales a expensas de los biomas leñosos, y el desarrollo de la fotosíntesis C4. Aquí también se tratan los movimientos de masas continentales y la formación de montañas que condujeron al desarrollo de diferentes regiones climáticas, que a su vez promovieron diferentes patrones de vegetación. Sin embargo, con una consideración bastante detallada de la taxonomía y la filogenia de las angiospermas en particular, este capítulo se vuelve un poco 'pesado'. Para alguien que es bastante exigente con la precisión (por ejemplo, consulte Phytophactor en ¿Por qué el polen no es el equivalente vegetal del esperma?), es una pena que HETG no aprovechó la oportunidad para corregir la noción inexacta de que el algodón es una fibra. no lo es, es un cabello, que es una consecuencia de una célula epidérmica, no una célula separada como lo es una fibra. De lo contrario, esta es una consideración muy buena y exhaustiva de la explotación humana y la dependencia de los recursos vegetales, para mantenernos vestidos, felices y alimentados. Y, lamentando la destrucción del hábitat provocada por los humanos, tenemos probablemente la declaración más poética, pero altamente citable, del libro: "No sabemos cuántos hilos de diversidad biológica pueden cortarse antes de que el tejido de la vida realmente comience a desmoronarse".

Las partes restantes de HETG son un Apéndice grande (¡realmente grande! Aproximadamente 150 páginas grandes) – en el que se relega “el material habitual de los libros de texto” (Prefacio del autor p. xii) – con relatos separados que tratan en orden alfabético (“por conveniencia”, no en orden fitocronológico). de aparición en la Tierra como podría corresponder al impulso evolutivo del texto principal...) progenitores de plantas tales como algas pardas, cícadas, antocerotes, fitoplancton, algas rojas, semillas de helecho (un oxímoron que uno podría haber esperado que Armstrong hiciera mucho, pero tal vez no aquí en la sección del 'libro de texto adecuado' del libro?) y, por último, batir helechos. ¿Qué, no hay angiospermas? ¿No por qué no? Aprox. 19 pp. de Notas a los capítulos, un Glosario de 8 pp. (desde Abiótico hasta Zygote (incluyendo undulopodia – ¡búsquelo!)), y c. 19 pp. de Referencias (con aprox. 140 posteriores a 2000). Finalmente, hay c. 10.5 pp. de índice de 2 columnas (también, de abiótico a cigoto), pero que por lo demás es bastante idiosincrásico. Por ejemplo, dada su importancia para el desarrollo de las plantas terrestres, es sorprendente que no haya entradas para cutícula, lignina o xilema, pero hay 4 entradas para cerveza, 3 para vinagre, 2 para QWERTY (!!) y 1 para queso. y antimateria… Pero, y considerando el tema verde del libro, la omisión más sorprendente es cualquier entrada de índice para la clorofila (!!). Tampoco hay una entrada para la evolución; tal vez eso podría excusarse sobre la base de que es la evolución la que impregna toda la narrativa del libro (?). Y un recuerdo fuerte que uno obtuvo del libro es que Armstrong es un defensor de la evolución (a diferencia del creacionismo: 4 entradas de índice, o el diseño inteligente: ¡3 entradas!).

¿Comparaciones?

HETGEl tema de Walker recuerda al de Walker.Una breve introducción a las plantas.” (2012) y de Willis y McElwain “Evolución de las plantas” (2002), pero cubre una gama más amplia de material que ambos, y está escrito como ningún otro libro de texto que conozco. Hay muchos libros hoy en día que consideran la importancia actual y futura de las plantas, y muchos se remontan a los albores/orígenes de la agricultura, una invención humana que depende de las plantas y la productividad de las plantas. Pero no conozco muchos textos que consideren ese aspecto mucho más antiguo e importante de la historia de las plantas que muestra cómo la Tierra que ahora vemos a nuestro alrededor depende del papel y la intervención de las plantas. HETG es posiblemente único **.

Objeciones…

Una cosa que debe ordenarse, por coherencia (si no por otra razón) en todo HETG, es cuántas especies de plantas con flores hay. cap. 1, pág. 13 habla de 220,000 angiospermas spp. Pulgada. 10 (p. 297) que ha aumentado a >220,000 [aunque la Nota 2 al mismo (p. 517) admite a 250,000 – 300,000, si se incluyen spp. aún no documentado). Volviendo al texto principal y en el cap. 11 (p. 349) se incrementa a 250,000 spp. (aunque la nota 16 de ese capítulo en la página 16 se reduce a 235,000). Sería bueno, y centrado en el lector, elegir una cifra y ceñirse a ella. Un número ampliamente citado de especies de angiospermas es 352,000 (en sí mismo una aproximación de los 352,282 en Paton et al. (2008)). Sé que ese número se ha incrementado recientemente a 450,000 angiospermas spp. (Pimm & Joppa, 2015), pero esa Ref. post-fechas HETG's fecha de publicación por lo que es inadmisible para el punto que se está haciendo. Pero sí subraya el punto muy válido reconocido por Armstrong de que la ciencia progresa y “algunos de los contenidos del libro estarán desactualizados” (Prefacio, p. xii).

¡Pero! Y, a pesar de toda su charla sobre cosas verdes, es realmente curioso que no haya una imagen en color para mostrar el esplendor verde de HETGel tema de . Ni siquiera en la portada del libro (aunque sí tiene una imagen coloreada, de madera petrificada…).

Does HETG lograr sus objetivos?

¿Qué son? Según la contraportada del libro, se nos dice que HETG es más interesante que un libro de texto tradicional [¡Sí!],

con asombrosa amplitud [de acuerdo],

que tanto hará las delicias [Sospecho que eso depende del punto de vista de cada uno sobre lo que un libro de texto debería hacer, y cómo debería lograr ese objetivo…]

e ilumina [ciertamente lo hace, incluso para alguien que pensaba que ya sabía mucho sobre plantas.!]

botánicos embrionarios [hmmm, necesitas un cierto nivel de comprensión/conocimiento previo para apreciar el texto, así que tal vez impresionable neófitos botánicos?]

y cualquier estudiante de biología evolutiva de las plantas [de acuerdo].

Vista general

Aunque que la HETG es bastante técnico en algunos lugares, eso no debe verse como algo negativo ni como una sorpresa: ¡después de todo, se supone que es un libro de texto (para estudiantes universitarios)! Pero su estilo muy informal (que fue más inesperado, aunque refrescantemente diferente para un texto académico) lo convierte en un relato educativo muy ameno. Uno solo puede esperar que su público objetivo – “todos los demás [aparte de los botánicos (!!)]” (Prefacio, p. x) – lo aprecien tanto como lo hizo este crítico (que también es botánico…).

Referencias

Armstrong W (1979) Aireación en plantas superiores. Avances en la investigación botánica 5: 236-332.

Armstrong W y Drew MC (2002) En: Plant Roots: La mitad oculta, 3e. Waisel Y et al., editor. Nueva York y Basilea; Crecimiento y metabolismo de raíces bajo deficiencia de oxígeno; págs. 729–761.

Beatty JT, Overmann J, Lince MT, Manske AK, Lang AS, Blankenship RE, Van Dover CL, Martinson TA y Plumley FG (2005) Un anaerobio bacteriano obligado fotosintético de un respiradero hidrotermal de aguas profundas. PNAS 102: 9306-9310.

Essig FB (2015) Vida vegetal: una breve historia . Oxford: Oxford University Press.

Friedman WE (2009) El significado del “misterio abominable” de Darwin. American Journal of Botany 96: 5-21.

Molloy S (2005) Abajo en las profundidades. Nature Reviews Microbiology 3: 582-582.

Paton AJ, Brummitt N, Govaerts R, Harman K, Hinchcliffe S, Allkin B y Lughadha EN (2008) Hacia la Meta 1 de la Estrategia Global para la Conservación de Plantas: una lista de trabajo de todas las especies de plantas conocidas: progreso y perspectivas. Taxón 57: 602-611.

Pimm SL y Joppa LN (2015) ¿Cuántas especies hay, dónde están y a qué velocidad se están extinguiendo? Ana. Bot de Misuri. gdn 100: 170-176.

Raven J y Crane P (2007) Árboles. Current Biology 17: R303-304.

Caminante T (2012) Plantas: una breve introducción. Oxford: Oxford University Press.

Willis KJ y McElwain JC (2002) La evolución de las plantas.. Oxford: Oxford University Press.

* la semilla…

** HETG cubre material que el libro de Essig de 2015 “Vida vegetal: una breve historia” también pretende tratar. Todavía tengo que leer el tomo de Essig, pero sospecho que el estilo, y tal vez la cobertura, será diferente al de Armstrong...