Los colores brillantes y los aromas tentadores pueden ser llamativos, pero son sólo una parte del conjunto de herramientas que utilizan las plantas para atraer a los polinizadores.
Algunas plantas producen calor y un nuevo estudio revela por primera vez que este calor atrae a los insectos, que a su vez ayudan a la polinización. De hecho, esta puede haber sido una de las primeras estrategias para atraer polinizadores que surgieron en el reino vegetal, hace cientos de millones de años.
Estas plantas son cícadas, un grupo botánico que ha evolucionado comparativamente poco desde el Jurásico. Los detalles de su capacidad para producir calor aclaran la fascinante coevolución de las plantas y los polinizadores de los que dependen para su reproducción.
“Mucho antes de los pétalos y los perfumes”, dice la bióloga evolutiva de la Universidad de Harvard Wendy Valencia-Montoya, “las plantas y los escarabajos se encontraban al sentir el calor”.
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Durante décadas, los científicos han sabido que las plantas –incluidas las cícadas– tienen capacidades termogénicas o la capacidad de producir calor. Algunos incluso son capaces de generar temperaturas hasta 35 grados centígrados superiores a la temperatura ambiente.
Valencia-Montoya y sus colegas pensaron que, en el caso de las cícadas, el mero coste de la producción de calor implicaba beneficios. ¿Y si, razonaron, el calor generado por las cícadas fuera una estrategia reproductiva?
Las cícadas se parecen un poco a los helechos arbóreos, un grupo con el que no tienen relación. Tienen troncos cilíndricos y hojas rígidas en forma de plumas que brotan de la parte superior, y conos que sirven como estructuras reproductivas.
También son dioicos, lo que significa que los árboles individuales producen sólo gametos masculinos o femeninos. Los árboles masculinos desarrollan conos productores de polen y los árboles femeninos desarrollan conos que producen óvulos que, cuando se polinizan, se convierten en semillas.
La generación de calor se limita a los conos, por lo que una estrategia reproductiva para la termogénesis parecía una hipótesis razonable. Lo difícil, sin embargo, fue demostrarlo.
Los investigadores centraron sus esfuerzos en una especie llamada Zamia furfuracea, que se encuentra en México. Depende exclusivamente de una especie de escarabajo llamada Rhopalotria furfuracea para la polinización.
Los investigadores tomaron imágenes térmicas de las plantas y descubrieron que los conos se calientan según un estricto ritmo circadiano, a la misma hora todos los días. A partir de media tarde, la temperatura en los conos masculinos aumenta y alcanza su punto máximo antes de disminuir. Los conos femeninos se calientan tres horas más tarde.
Este ciclo se repite cada 24 horas, lo que sugiere que un reloj genético interno impulsa el proceso, en lugar de señales de luz, humedad o temperatura.
El comportamiento de los escarabajos es lo realmente interesante. A medida que los conos masculinos se calientan, los escarabajos acuden en masa a ellos. Luego, a medida que aumenta la temperatura en los conos femeninos, los escarabajos se mueven hacia ellos en consecuencia, trayendo una capa de polen.
“Esta fue una de las primeras pruebas convincentes de que esto probablemente esté relacionado con la polinización”, dice el biólogo celular Nicholas Bellono de la Universidad de Harvard. “Las plantas masculinas y femeninas en realidad se calentaban de manera controlada circadiana, y pudimos ver que se acoplaba con el movimiento del escarabajo”.
Un examen más detenido de las plantas y los escarabajos reveló los mecanismos biológicos que impulsan esta fascinante simbiosis.
Para las plantas, un gen llamado AOX1 se activa a toda marcha, evitando la producción normal de ATP de las mitocondrias y haciendo que estos motores conviertan el combustible directamente en calor, produciendo elevaciones constantes y sostenidas de temperatura que atraen a los escarabajos.
Mientras tanto, los escarabajos poseen sensores en las puntas de sus antenas llamados sensillas celocónicas que responden directamente a la radiación infrarroja térmica utilizando el canal iónico TRPA1, el mecanismo detrás de la detección de calor en otros animales como las serpientes.
Al eliminar otras señales ambientales a las que los escarabajos podrían reaccionar, los investigadores confirmaron que los escarabajos efectivamente se concentran en el calor radiante. La desactivación del canal iónico impidió que los escarabajos respondieran al mismo estímulo, proporcionando el primer vínculo directo jamás observado entre la detección de calor TRPA1 y la polinización.
Hoy en día, sólo quedan 300 especies de cícadas en el mundo, la mayoría de ellas consideradas en peligro de extinción. Esto podría deberse en parte a la aparición de plantas con flores, que alcanzaron su dominio hace entre 112 y 93 millones de años.
El infrarrojo ofrece sólo una señal de un solo canal (intensidad), mientras que el color ofrece combinaciones casi infinitas. A medida que las plantas con flores se diversificaron y los insectos desarrollaron una visión cromática más rica, las señales térmicas más simples de las cícadas pueden haberse convertido en una desventaja.
Además, a medida que proliferaban las plantas con flores, los insectos pueden haber cambiado en respuesta, desarrollando una visión del color y capacidades sensoriales más complejas, mientras que los escarabajos polinizadores de cícadas permanecieron especializados en señales infrarrojas nocturnas.
Las interacciones entre las plantas, sus simbiontes, sus polinizadores, sus depredadores y, en algunos casos, sus presas, son difíciles de discernir para los humanos. Este hallazgo sugiere que apenas hemos comenzado a arañar la superficie.
“Esto básicamente añade una nueva dimensión de información que las plantas y los animales utilizan para comunicarse y que no conocíamos antes”, dice Valencia-Montoya. “Sabíamos del olor y del color, pero no sabíamos que el infrarrojo podía actuar como una señal de polinización”.
La investigación ha sido publicada en Science.