En un mundo dominado por helechos y gimnospermas apareció la primera flor… y lo cambió todo. Fue tal la «revolución» que en escaso tiempo geológico se volvieron predominantes. La ciencia sigue preguntándose por qué.
Los fósiles más antiguos que se conservan son granos de polen de hace 135 millones de años (Ma.); pero las estimaciones moleculares apuntan a que pudieron originarse hace 140-180 Ma., en el Jurásico tardío, cerca del ecuador. Entonces la tierra no tenía la misma distribución por lo que esa franja correspondería al norte de Sudamérica, África y sudeste de Asia (Imagen 1), que se encuentran ahora en el hemisferio norte. Por tanto aparecieron unos 300 Ma. después de que se originasen las primeras plantas vasculares. Se cree que un posible catalizador de la aparición de las angiospermas ha sido la poliploidia, porque prácticamente todos los genomas de estas plantas muestran evidencias de duplicación de todo el genoma.
Se han descrito tres órdenes de angiospermas basales: Amborellales, Nymphaeales y Austrobaileyales. Estas pioneras podrían haber sido pequeños arbustos de sotobosque —incluso herbáceas (Krassilov 2012)—, dependientes de sombra y ligadas a ambientes húmedos, siempre aprovechando cualquier perturbación en el dosel arbóreo para avanzar en la colonización con una estrategia r —con una tasa alta de reproducción y distribución además de un tamaño pequeño y vida corta—. Esta teoría se apoya en que dos de los tres órdenes mencionados son de naturaleza leñosa, como lo eran las gimnospermas y los linajes más relacionados con las plantas con flor (Caytoniales, Bennettitales etc.). En la actualidad la especie viva más antigua de angiospermas es Amborella trichopoda de la familia Amborellaceae. Otros estudios defienden que, si no en origen, sí muy al principio, las angiospermas tuvieron una vida acuática. El fósil más antiguo conocido de planta acuática pertenece al género extinto Archaefructus (115-125 Ma.) que se ha clasificado con dudas dentro de las Nymphaeales.
El proceso de diversificación fue gradual, con mayor extinción al comienzo en lo que sería «la base del árbol» de las angiospermas (Imagen 2). Una vez diferenciados los primeros tipos y en escasos 5 millones de años se generaron los cinco linajes de Mesangiospermae (no basales), produciendo el 97% de las especies de angiospermas. Sobre el mapa, hace 130 Ma. las plantas con flor estarían bien distribuidas por el ecuador alcanzando latitudes 45º norte y sur en el Cretácico. Y serían florísticamente relevantes hace 120 Ma. Las latitudes altas suponían un reto por la limitación de luz y temperatura por lo que, cuando consiguieron superar esa barrera hace 100 Ma., su diversidad en esas zonas fue menor. A pesar de ello, salvo en las regiones polares, se volvieron dominantes hace unos 65-75 millones de años (Imagen 3).
¿POR QUÉ TUVIERON TANTO ÉXITO?
En primer lugar debemos ser conscientes de que podría haber un sesgo en el registro fósil. Es decir, se conoce el resultado pero no el proceso, este se deduce en base a las pistas. Pudiera ser que esas pistas en las que nos basamos no se encuentren en la misma proporción porque las plantas viviesen en un ambiente con un bajo potencial de preservación de los fósiles. Salvando este hecho, todo apunta a que se produjo un cambio ambiental global que desencadenó la especiación.
Evolución como respuesta al cambio ambiental fisicoquímico
La aparición de las angiospermas coincide con la ruptura definitiva de Pangea II. Un periodo de intensa actividad tectónica y volcánica que aumentó en 4,8 ºC la temperatura de la tierra. Esto se tradujo en una subida de 100 metros del nivel del mar, la disminución de oxígeno en los océanos, cambios en la composición atmosférica y la desaparición de los hielos polares. Frente a este panorama las angiospermas desarrollaron innovaciones que les otorgaban resistencia frente a la sequía: hojas de tamaño reducido, una capa externa protectora en la semilla y el desarrollo de vasos xilemáticos para la conducción eficiente del agua.
La hipótesis de la coevolución entre las angiospermas y los insectos
Eran tiempos de cambio y no solo para las plantas. A pesar de que el «encuentro» pudo ser casual, sí que existen evidencias tempranas de flores con características asociadas a la polinización zoófila. Como los estambres con anteras cortas y la producción de poco polen pero recubierto de material adherente, aunque de mayor tamaño que el que pueda transportar el viento de forma efectiva.
Otras ventajas de las angiospermas frente a las gimnospermas
Aparte de las ventajas ya mencionadas están: las flores hermafroditas y la doble fecundación; la reducción de la fase gametofítica que acorta el tiempo de reproducción y permite la producción más rápida de las semillas; la formación del endospermo 2º solo si hay embrión, evitándose el despilfarro de sustancias de reserva que se produce en las gimnospermas cuando fracasa la reproducción; la semilla encerrada en un fruto que ayuda a la dispersión y plantas anuales, entre otras.
Su ciclo de vida más corto y la madurez sexual precoz, sumado a altas tasas de mutación y dispersión podría haber impulsado su evolución y su éxito frente a la selección natural.
Referencias
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JUDD, CAMPBELL, KELLOGG, STEVENS, DONOGHE, 2008. Plant Systematics – A phylogenetic approach. Third Edition. Sinauer Associates, INC. Publishers. Sunderland, Massachusetts, USA
KRASSILOV, V, 2012. Fossil Record of Angiosperm Origin: New Evidence and Interpretation. Horizons in Earth Science Research. Volume 8. Capítulo 2. pp. 39-92. Nova Publishers, New York.
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ROMERO ZARCO C., 2003. Origen, evolución y clasificación de las Angiospermas. Guion para el tema 37 programa de Botánica (Licenciatura de Biología), Universidad de Sevilla.
SOLTIS, DOUGLAS, E.; BELL, CHARLES, D.; KIM, SANGTAE AND SOLTIS, P. S., 2008. Origin and early evolution of angiosperms. New York Academy of Sciences. 1133: 3–25.
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Apuntes Embriófitos (Licenciatura Biología)
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Doctoranda en Biología, editora y escritora cuando la vida me deja. | Las vacunas salvan vidas y la única tierra plana que venero pertenece a Terry Pratchett.
