Introducción a la Botánica - PDF

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01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 1 1 El mundo de las plantas Una mujer recoge granos de café en Tailandia. La importancia de las plantas Características y diversidad La mayoría de las plantas son plantas La fotosíntesis sustenta la vida en la Tierra de las plantas con flores y semillas, las cuales se encuentran protegidas por frutos Las plantas son nuestra principal fuente Características que distinguen a las de alimento plantas de otros organismos La Botánica y el método científico Muchas medicinas provienen de las plantas Los musgos se encuentran entre las plantas más simples Al igual que el resto de científicos, los Las plantas nos proporcionan botánicos también comprueban las hipótesis combustible, cobijo y productos de papel Los helechos y otras plantas del mismo La Botánica comprende muchos campos La Biología de la Conservación es un área grupo son ejemplos de plantas vasculares de estudio de investigación compleja sin semillas Los botánicos estudian, además, las algas, La Biotecnología busca desarrollar nuevos Los pinos y otras Coníferas son ejemplos los hongos y los microorganismos productos a partir de las plantas de plantas sin flores con semillas causantes de enfermedades 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 2 2 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas n agente de bolsa de Frankfurt se toma una taza de café. Un fumador de Madrid U se plantea dejar de fumar. En una cafetería de París, varios estudiantes comen patatas fritas con salsa. Los habitantes de las tierras altas de Indonesia toman píldoras de quinina para evitar contraer la malaria, frecuente en la región. En un hospital de Washington DC, un paciente recibe un potente fármaco contra el cáncer, la vinblastina. En la ciudad de Nueva York, una persona alérgica toma un antihista- mínico, mientras a pocas calles de distancia se utiliza el mismo compuesto para fabricar una peligrosa droga, la metanfetamina. ¿Qué tienen en común todas estas situaciones? Los compuestos químicos vegetales conoci- dos como alcaloides. Se conocen más de 12.000, incluidos algunos tan familiares como la cafeí- na, nicotina, cocaína, morfina, estricnina, quinina y efedrina. La función de los alcaloides en los vegetales es la de disuadir a los depredadores, bien por su mal sabor o por su venenosidad. En cuanto al ser humano, muchos alcaloides, en pequeñas dosis, estimulan el sistema nervio- so. Por ejemplo, la cafeína permite que ciertos impulsos nerviosos se prolonguen, cuando de otro modo estarían inactivos. No obstante, las dosis marcan la diferencia entre un estimulante suave y un veneno. Por ejemplo, un insecto cuya comida principal sean hojas de café puede consumir una dosis letal de cafeína. Del mismo modo, un poco de cafeína en una persona pue- de tener un efecto placentero, pero demasiada puede resultar peligrosa e incluso mortal. Por supuesto, la cafeína y otros alcaloides son tan sólo una limitada muestra de cómo par- ticipan los vegetales en nuestras vidas. Aunque la cafeína se utiliza simplemente como estimu- lante, en realidad todos dependemos de los vegetales de un modo substancial para nuestra propia supervivencia. Si todos los vegetales de la Tie- rra murieran repentinamente, irían seguidos de inmediato por todos los animales, inclui- dos los seres humanos. Sin embargo, si todos los animales murieran, los vegetales aún se- rían capaces de sobrevivir. ¿Por qué los seres humanos y el resto de animales dependen tanto de los vegetales y no a la inversa? Este capítulo responderá a tal cuestión, y además nos acercará a la diversidad de la vida vegetal y la importancia de la Botánica. Estructura molecular de la cafeína (carbono, en gris; nitrógeno, en violeta; hidrógeno, en blanco, y oxígeno, en rojo). 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 3 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 3 rias y algas llevan a cabo casi el total de la fotosíntesis del La importancia de las plantas planeta, lo que les otorga un lugar preponderante en la Biosfera, la fina capa de aire, tierra y agua que ocupan los La palabra Botánica procede de la palabra griega para organismos vivos. Las plantas son la principal fuente de fo- «planta» o «vegetal». ¿Qué nos trae a la mente la palabra tosíntesis en la Tierra, mientras que las algas, en un reperto- vegetal? ¿Tal vez árboles, madera, hojas, flores, frutos, rio que abarca desde organismos microscópicos hasta algas hortalizas y cereales? Si nos pidieran definir un vegetal, marinas, contribuyen, junto con las bacterias fotosintéticas, probablemente responderíamos que se trata de un orga- a la realización de la fotosíntesis en medios acuáticos. nismo por lo general de color verde, que normalmente no La fotosíntesis sustenta la vida de tres maneras: consume otros organismos y que crece, pero no es capaz 1. Hoy en día, los científicos creen que la fotosíntesis de desplazarse de un lugar a otro. Como cabría esperar, y produce casi todo el oxígeno del mundo. Durante como veremos más adelante en este capítulo, la definición este proceso, los vegetales rompen las moléculas científica es más formal y no tan simple. No obstante, es- de agua (H2O) y producen oxígeno (O2). La ma- tas características siguen siendo válidas para aportar una yoría de los organismos, incluidos los vegetales y definición básica y muy informal de una planta, ya sea un animales, necesita oxígeno para liberar la energía arbusto, árbol, vid, helecho, cactus, o cualquier otro. almacenada en los alimentos. Como los vegetales forman parte de nuestra vida coti- 2. La mayor parte de los organismos obtiene su ener- diana, no tendríamos por qué plantearnos qué los con- gía directa o indirectamente de la fotosíntesis. Los vierte en seres únicos, o por qué son tan indispensables animales y la mayoría de organismos no fotosintéti- para la vida humana. Pero ¿por qué nosotros necesitamos cos obtienen la energía alimentándose de vegetales a los vegetales para sobrevivir, mientras que ellos son ca- o de otros organismos que han ingerido vegetales. paces de sobrevivir en nuestra ausencia? La respuesta es la En este sentido, una planta o cualquier otro orga- fotosíntesis. La fotosíntesis es el proceso mediante el cual nismo fotosintético es el origen de cualquier cadena las plantas y otros determinados organismos utilizan la alimenticia, una secuencia de transferencia alimen- energía solar para fabricar sus propios alimentos, trans- ticia desde un organismo al siguiente que comienza formando el dióxido de carbono y el agua en azúcares por el organismo que produce el alimento (Figu- que almacenan energía química. Los animales y otros or- ra 1.1). Por ejemplo, un puma se come un ciervo ganismos, incapaces de fabricar sus propios alimentos, que a su vez comió hierba. Como organismos que únicamente pueden sobrevivir obteniéndolos directa o fabrican sus propios alimentos, los vegetales y otros indirectamente de las plantas. En el Capítulo 8 veremos organismos fotosintéticos se conocen como pro- cómo funciona la fotosíntesis y por qué es la responsable ductores primarios. Mediante el sustento directo o de que los vegetales sean generalmente verdes. indirecto de todos los niveles de consumidores, los productores primarios constituyen la base de una cadena alimenticia. Los vegetales son los producto- La fotosíntesis sustenta la vida en la Tierra res primarios de las terrestres, mientras que las algas La práctica totalidad de la vida en la Tierra depende del y bacterias fotosintéticas lo son de las acuáticas. agua y de la energía solar. Sin embargo, únicamente las 3. Los azúcares producidos por la fotosíntesis son los plantas, algas y bacterias fotosintéticas pueden utilizar es- bloques de construcción de la vida. Los vegetales tos ingredientes de forma directa para sobrevivir. Con luz producen azúcares y moléculas relacionadas me- solar, dióxido de carbono, agua y unos pocos minerales del diante la fotosíntesis y los procesos derivados de suelo, un vegetal es capaz de fabricar su propio alimento, ella, y posteriormente combinan estos productos pero ningún animal podría vivir sólo a base de estos ingre- con minerales del suelo para dar lugar a una am- dientes. Incluso con un suministro ilimitado de agua, una plia variedad de compuestos. Un vegetal utiliza es- persona sólo podría sobrevivir durante unas pocas sema- tos compuestos para determinar sus característi- nas. Por el contrario, la fotosíntesis permite que los vegeta- cas estructurales y fisiológicas. Al comer vegetales les y otros organismos fotosintéticos se conviertan en fá- o animales que han comido vegetales, un animal bricas de alimentos impulsadas por el Sol. Casi una cuarta recibe los compuestos producidos originariamen- parte del cerca de millón y medio de especies de organis- te por la fotosíntesis, que a su vez emplea para ge- mos vivos conocidas son fotosintéticas. Las plantas, bacte- nerar su propia estructura. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 4 4 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas escarbar, recoger o matar. Nuestros dientes son la prueba de tal herencia: tenemos molares de gran tamaño para moler y masticar, y caninos e incisivos afilados para mor- Consumidor cuaternario der y desgarrar. Entre 12.000 y 14.000 años atrás, algunos grupos de humanos se establecieron para vivir en un mis- Búho mo lugar durante todo un año, produciendo culti- vos y criando animales para procurarse alimento en lugar de depender exclusivamente de lo que la naturaleza pro- Consumidor veía. Esta domesticación de plantas y animales se produjo terciario a la vez en diferentes lugares y de distintas maneras. Pues- to que estas regiones dieron origen a las posteriores ciu- Mofeta rayada dades, que dependían de los alimentos que la agricultura y la ganadería les rendían, estas últimas se convirtieron en la base de la civilización humana, posibilitando el de- Consumidor sarrollo de la cultura, el arte y el gobierno (Figura 1.2). secundario Los primeros agricultores observaron que algunos ti- Musaraña pos de plantas alimenticias se cultivaban mejor que otros. Probando y equivocándose, aprendieron cómo recoger y almacenar semillas para el año siguiente, cuándo sembrar y cómo nutrir los vegetales para obtener una cosecha pro- Consumidor primario vechosa. Advirtieron que algunos individuos vegetales de un tipo en concreto crecían mejor que otros. A lo largo de Grillo común los años, guardaban y plantaban semillas de estos vegeta- les para incrementar la producción alimenticia, convir- tiéndose de esta manera en los primeros criadores de plantas. Productor La obtención de vegetales es hoy un campo formal de primario estudio. Los Gobiernos estatales y nacionales financian la Trébol blanco investigación para aumentar el rendimiento de las cose- chas (Figura 1.3). Generalmente, los cultivadores de plan- Figura 1.1. Cadena alimenticia. tas se centran en mejorar un determinado tipo de cultivo Este ejemplo de cadena alimenticia terrestre incluye cuatro niveles de consumidores. Algunas cadenas alimenticias presentan menor número de niveles, pero todas las terrestres tienen su base en los vegetales. Puesto que la fotosíntesis nos proporciona el oxígeno que respiramos, los alimentos que comemos y hasta las mismas moléculas de nuestro ser, todos somos organis- mos impulsados por el Sol. Sin la fotosíntesis, la vida en la Tierra sería extremadamente difícil, si no imposible. Las plantas son nuestra principal fuente de alimento En un principio, los humanos eran cazadores y recolecto- Figura 1.2. Agricultura antigua. res, que se desplazaban de un lugar a otro según dónde Esta pintura en la pared de una tumba egipcia, de intuyeran, por la estación, que habría alimentos disponi- aproximadamente 1500 a.C., representa a unos trabajadores que bles. Comían casi todo lo que podían encontrar, localizar, cortan cereales con hoces. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 5 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 5 a partir de materiales vegetales ricos en azúcar. El café y el té son bebidas derivadas de las semillas (técnicamente ba- yas) de la planta de café (Coffea arabica) y de las hojas de la planta de té (véase el cuadro Las plantas y las personas en la página 6). Asimismo, el sirope, rico en fructosa, y que se obtiene del maíz y otros vegetales, sirve como en- dulzante para muchos refrescos. Las hierbas secas y las especias se utilizan para diversos fines, como ingredientes culinarios, como ambientadores y como medicinas. Por lo general, el término especia se re- fiere a las partes secas de vegetales tropicales y subtropica- les, como canela, clavo, jengibre y pimienta negra (véase el cuadro El fascinante mundo de las plantas en la página 8). Otras hierbas utilizadas con frecuencia son: mejorana, menta, perejil, romero, salvia y tomillo. Muchas medicinas provienen Figura 1.3. Obtención de vegetales moderna. de las plantas El arroz, al ser una fuente de alimento especialmente importante, Desde tiempos ancestrales, las personas son conscientes es objeto de frecuente experimentación dirigida a mejorar su rendimiento, calidad nutricional y resistencia a enfermedades. de que los vegetales pueden aliviar los síntomas de nume- rosas afecciones médicas. Por ejemplo, la infusión de cor- teza de sauce puede curar las cefaleas. Hoy sabemos que para su región. Por ejemplo, los cultivadores de trigo de las esta corteza contiene ácido salicílico, muy similar en su Grandes Llanuras de Norteamérica buscan plantas que estructura al ácido acetilsalicílico, más conocido como as- crezcan lo más rápido posible, porque en esta área la esta- pirina. Durante siglos, este conocimiento pasó de boca en ción de crecimiento es corta. También buscan vegetales re- boca y fue atesorado por naturalistas que colectaban sistentes a vientos fuertes, sequías y a las enfermedades ha- bituales. plantas. Durante el siglo XVI, surgieron libros denomina- Pese a la domesticación de numerosas plantas silves- dos herbarios, que recogían los usos prácticos de los vege- tres, la mayor parte de alimentos humanos derivan sólo tales e intentaban clasificarlos y nombrarlos científica- de unos pocos cultivos, principalmente del maíz, arroz y mente, una labor muy útil si tenemos en cuenta que un trigo. El maíz, que probablemente proceda de México, se mismo vegetal podía tener varios nombres comunes. convirtió en el cultivo más importante en América del Gracias al desarrollo de la Química moderna en los si- Norte y del Sur, mientras que el arroz, proveniente de glos XVIII y XIX, los extractos vegetales depositarios de al- Asia, es el cultivo más importante en esta zona. El trigo se caloides y otros compuestos útiles gozaron de una mayor cultivó por primera vez en Oriente Medio, y es el cultivo disponibilidad. El alcaloide quinina ha desempeñado un más importante en Europa, Oriente Medio y en parte de papel especialmente importante en la historia de la Hu- Norteamérica y África. Los granos de maíz, arroz y trigo manidad. A finales del siglo XVII, los médicos repararon son ricos en nutrientes y fáciles de almacenar en ambien- en que la corteza del árbol de la quina y el polvo blanco de te seco. En total, seis cultivos cubren el 80% de la inges- quinina extraído de la misma podían utilizarse para el ta calórica humana: trigo, arroz, maíz, patatas, mandioca tratamiento de la malaria (Figura 1.4). Pese al uso exten- o yuca y boniatos. Ocho cultivos adicionales completan dido de la quinina y otros medicamentos derivados, la una considerable proporción del 20% restante: plátano, malaria sigue siendo una de las enfermedades más devas- alubias, soja, sorgo, cebada, coco, caña de azúcar y remo- tadoras del mundo. Cada año es responsable en los países lacha azucarera. tropicales de la muerte de entre un millón y tres millones Además de ser nuestra principal fuente de alimento, de personas, la mayoría de ellas niños. Otro alcaloide uti- los vegetales se utilizan para fabricar muchas bebidas. Las lizado con frecuencia es la efedrina, un potente antihista- bebidas alcohólicas, como el vino y la cerveza, se fabrican mínico producido por los arbustos del género Ephedra. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 6 6 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas LAS PLANTA S Y L A S P E R SO NA S Degustamos la historia del té l té, rico en cafeína y ligeramente adictivo, es E la bebida más popular del mundo. Tiene su origen en China, hace más de 5.000 años. La leyenda dice que el Emperador Shen Nong observó cómo, accidentalmente, unas hojas de té cayeron en agua hirviendo. Curioso, quiso degustarlo, y así nació la bebida. Después de ser introducido en Europa hacia 1580, el té se convirtió en una bebida tremendamente popular. A mediados del siglo siguiente, Gran Bretaña, poseedora de una avanzada Marina, había monopolizado el comercio europeo de té. A principios del siglo XIX, el té era ya tan famoso que los británicos comenzaron a importar Hojas de té. El té se elabora con las hojas perennes de Camellia opio de la India para ofrecérselo a los chinos con el fin de sinensis, un pequeño arbusto. pagar el té y otros productos chinos típicos, como la seda y la porcelana. El té era también muy conocido en las colonias países. La planta precisa un clima cálido, húmedo y un americanas. Los americanos salvaban el monopolio suelo ácido, rico en materia orgánica. Como las hojas se británico importando té de China a cambio de opio recolectan manualmente, la recogida de las cosechas procedente del Imperio Otomano en Constantinopla. entraña una ardua labor. A mediados del siglo XVIII, el contrabando de té en El inicio del siglo XX fue testigo de dos avances en el uso las Colonias era un negocio próspero debido a los del té. En la Feria Mundial de Saint Louis de 1904, el dueño impuestos británicos existentes sobre las importaciones. de una plantación de té vertió hielo en sus muestras, lo que Para desalentar a los traficantes, Gran Bretaña disminuyó aumentó su popularidad durante aquel caluroso verano. los impuestos. No obstante, mantuvo un pequeño Éste es el origen del té frío. Por otro lado, las bolsitas de té impuesto para reivindicar su derecho de imponer tributos aparecieron en 1908. a los colonos, decisión que provocó en 1773 el motín del Actualmente, el 90% del té vendido en Estados Unidos Boston Tea Party, uno de los acontecimientos es negro, caracterizado porque sus hojas fermentan antes inspiradores de la Revolución Americana. Se produjo un de ser secadas al fuego. Al calentarlas se reduce el severo boicot al té y, en parte como resultado, el café contenido de humedad de las hojas de un 45% a un 5%. terminó por convertirse en la bebida favorita de los El té verde, que no se fermenta, representa el resto de americanos. ventas normales de té en Estados Unidos. Además, Durante siglos, el té se cultivó únicamente en China y existen infusiones de hierbas fabricadas a partir de flores, se encontraba estrictamente protegido. En la década de bayas, raíces, semillas y hojas de otros vegetales. Por lo 1840, el botánico escocés Robert Fortune sacó ilegalmente general, las infusiones de hierbas no contienen cafeína y semillas de té de China. Hoy en día, se cultiva en 25 brindan una sorprendente variedad de sabores. Los alcaloides pueden también influir en la fisiología ani- Las plantas nos proporcionan mal al interrumpir la división celular. Los investigadores combustible, cobijo y productos de papel han utilizado dos alcaloides producidos por la planta vin- ca pervinca, la vinblastina y la vincristina, para interrum- En algunas plantas longevas, los tallos se convierten en pir la división de células cancerosas y exterminar dichas troncos leñosos, que a veces alcanzan decenas de metros células. Otros miles de productos vegetales son útiles en la de altura. Lo que conocemos como madera consiste, casi Medicina humana; de hecho, un 25% de las prescripcio- por completo, en células muertas que permiten a los nes realizadas en Estados Unidos contienen al menos un troncos de algunas plantas leñosas adquirir un grosor y producto derivado de los vegetales. una resistencia considerables. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 7 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 7 acceso a la electricidad y a los combustibles fósiles, como el petróleo, carbón y gas natural. Los combustibles fósiles son también productos vegetales en sí, pues se formaron hace cientos de millones de años, fundamentalmente a partir de restos fosilizados de vegetales. Además, la madera es todavía la principal fuente de materiales de construcción, y se utiliza como armazón para la mayoría de las casas y edificios. Incluso la cons- trucción en acero depende indirectamente de los vegeta- les, pues los hornos de alta temperatura utilizados para fabricar acero usan básicamente combustibles fósiles. Otro producto vegetal importante es el papel, que pue- de obtenerse de diversas plantas. La mayor parte del papel que utilizamos está fabricado a partir de pasta derivada de plantas leñosas, como los abetos, pinos o eucaliptos. Éstos son apenas unos pocos ejemplos de cómo los ve- getales nos proporcionan infinidad de productos útiles, además, por supuesto, de ser nuestra fuente básica de ali- mento y oxígeno. A lo largo de este libro, el texto central y los cuadros de texto Las plantas y las personas explorarán la influencia de los vegetales en la vida humana. La Biología de la Conservación es un área de investigación compleja Teniendo en cuenta que los vegetales cubren tantas de nuestras necesidades, debemos asegurarnos de que dis- ponemos de suficientes y también de que las especies ve- getales más valiosas no se extingan. Nosotros somos los conservadores o protectores de los recursos de la Tierra. La Biología de la Conservación es un importante campo multidisciplinar de la ciencia que estudia maneras para combatir la dilatada extinción de las especies y la pérdida de hábitat básicos. Esta disciplina estudia el impacto de la actividad humana en todos los aspectos del Medio Am- biente y busca formas menos destructivas ecológicamen- te para la tala de árboles, la construcción de ciudades y, de manera general, para la interacción con los recursos bio- lógicos de la Biosfera, como los bosques. Figura 1.4. El árbol de la quina y la quinina. La población humana, de enorme y rápido crecimiento, Los nativos de la Cordillera de los Andes de Sudamérica ha consumido los recursos madereros de forma más acele- utilizaban la corteza de quina para curar diversas fiebres. rada que su reposición. Por consiguiente, no es de extrañar Los exploradores españoles repararon en esta práctica, que que la madera suba de precio a medida que mengua el su- originó el descubrimiento de la quinina como tratamiento ministro. Aproximadamente la mitad de la tala anual de ár- contra la malaria. boles en Estados Unidos se utiliza para fabricar papel, del cual la mayor parte no se recicla. Sólo existen unos pocos La madera sigue siendo la fuente de combustible más vestigios de rodales antiguos, principalmente en Bosques importante para cocinar y producir calor, puesto que Nacionales, Parques Nacionales y Reservas Privadas (véase gran parte de la población mundial tiene poco o ningún el cuadro Biología de la Conservación en la página 10). 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 8 8 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas EL FASCINANTE MUNDO DE LAS PLANTAS La pimienta negra: un remedio para la carne podrida Podría resultarnos algo sorprendente descubrir que los comerciales que atravesaban Oriente Medio. Durante mil asentamientos europeos en América se años, caravanas de camellos cargadas de pimienta negra, produjeron, en gran medida, como resul- clavo, canela, nuez moscada, jengibre y otras especias tado de la búsqueda de pimienta negra y recorrieron este trayecto. Sin embargo, a partir de otras especias. 1470, los turcos bloquearon estas rutas terrestres y La pimienta negra procede de los los europeos pusieron la vista en el océano como frutos secos, molidos, del arbusto vía alternativa hacia Asia. Cristóbal Colón Piper nigrum, originario de la costa logró ayuda financiera de la Corte Malabar del Suroeste de la India. El Española para encontrar una nueva fruto de este arbusto es verde, con ruta hacia China y La India. Cuando el interior blanco, y una cobertura tocó tierras caribeñas, creyó que exterior de color negro debida a la había llegado a las islas situadas acción fúngica. frente a la costa de La India, y se ¿Por qué era tan importante la pimienta? En los refirió a los habitantes como tiempos previos a la refrigeración, la sal preser- «indios» y a las islas como «Las vaba la carne al mantener las bacterias y hongos Indias». A pesar de no encontrar pimienta negra, no es bajo control, pero, de esta manera, la carne se de extrañar que los frutos picantes que encontró fueran volvía poco comible. Al añadir especias como la conocidos más tarde como «pimientos», aunque pimienta negra, la carne salada se hacía más agra- pertenecieran al género Capsicum, un grupo vegetal dable al gusto, razón por la que los marinos solían totalmente distinto. Actualmente distinguimos ambas llevar consigo bolsitas con granos de pimienta. plantas llamando a una pimienta negra y a la otra Durante la Edad Media, los comerciantes traían pimientos, como los jalapeños y habaneros (chiles típicos especias desde Asia hasta Europa a lo largo de rutas de México). Pimienta negra. Los frutos de Piper nigrum dan origen a la pimienta negra. En todo el mundo, cerca de la mitad de los bosques pri- dinal en el texto principal, en los temas de los cuadros y en marios han desaparecido y han sido reemplazados por ciu- el capítulo conclusivo. dades, granjas u otros centros de actividad humana. Gran parte de la selva se destruye mediante lo que se conoce La Biotecnología busca desarrollar nuevos como agricultura de «roza y quema», en la que se limpia la productos a partir de las plantas zona (Figura 1.5), la tierra se utiliza para el cultivo durante unos pocos años, hasta que los nutrientes del suelo se ago- Desde los tiempos de la Prehistoria, los humanos han tan, y entonces se abandona el lugar. En vista de la impor- buscado vegetales mejorados que suplieran sus necesida- tancia de los vegetales, resulta alarmante saber que la acti- des de manera más eficaz. La ciencia de la Botánica se vidad humana, en especial, la destrucción de las selvas, desarrolló debido a la curiosidad inicial acerca de estos provoca la extinción de un gran número de especies vege- organismos, tan necesarios en nuestras vidas. La Biotec- tales y animales. Las cifras de extinción varían de forma nología se encarga de la obtención de vegetales y produc- considerable. El biólogo de la Universidad de Harvard, Ed- tos vegetales mejorados mediante técnicas científicas. ward O. Wilson, en su libro La diversidad de la vida, calcula, Ciertamente, tal afán cuenta con una larga historia, que prudentemente, que cada año se extinguen 2.700 especies tiene su origen en los primeros agricultores que experi- de organismos. Otros científicos calculan que entre 1990 y mentaron con diferentes semillas. La Biotecnología mo- 2020 podrían extinguirse entre el 5% y el 40% de todas las derna hace uso de la Química y la Biología (véase el cua- especies, incluidos numerosos vegetales que pueden con- dro Biotecnología en la página 11). tener compuestos de incalculable valor, útiles para la Me- Como cualquier otro organismo, un vegetal contiene dicina. El 20% de todas las especies vegetales tropicales y información hereditaria en forma de moléculas de ADN semitropicales podrían haberse extinguido ya, entre 1952 (ácido desoxirribonucleico). Concretamente, las secuen- y 1992. El tema de la Biología de la Conservación será car- cias de ADN que comprenden información hereditaria se 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 9 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 9 denominan genes y determinan las características físicas de un organismo. En años recientes, los científicos han sido capaces de mover y modificar genes para producir vegetales con unos rasgos deseados, un método biotecno- lógico relativamente nuevo conocido como Ingeniería Genética. El desarrollo de vegetales modificados genéti- camente (MG) ha resultado ser a la vez revolucionario y polémico, pues ha originado tanta controversia que un buen número de personas identifica de forma automática la Biotecnología con la Ingeniería Genética. He aquí una serie de ejemplos de los usos de la Ingeniería Genética en el desarrollo de vegetales MG. «Arroz dorado» Como ocurre con otros cultivos importantes, el arroz no contiene las cantidades precisas de algunos nutrientes ne- cesarios y es especialmente pobre en vitamina A. Cada día, en las regiones donde el componente fundamental de la dieta es el arroz, la deficiencia de vitamina A es la causa de ceguera de casi medio millón de niños, y de la muerte de entre uno y dos millones de mujeres embarazadas y de per- sonas con un sistema inmunológico débil. En Suiza, algu- nos genetistas vegetales han comenzado a trabajar en este problema mediante la adición al arroz de dos genes del narciso y un gen bacteriano. Con estos genes adicionales, el (a) «arroz dorado» resultante puede fabricar un betacaroteno de color dorado, fuente de vitamina A (Figura 1.6). Figura 1.6. «Arroz dorado». (b) Ingo Potrykus, del Instituto Federal de Tecnología de Suiza, ideó una variedad de arroz modificada genéticamente que pudiera Figura 1.5. Destrucción de las selvas. ayudar a alimentar a los niños de todo el mundo. Al inyectar genes Los vestigios de la agricultura de roza y quema en la Península de narciso y una bacteria llamada Erwinia uredovora en embriones mexicana de Yucatán (a) contrastan fuertemente con (b) de arroz, Potrykus creó el «arroz dorado», modificado una selva intacta en el Parque Nacional Braulio Carrillo, genéticamente para que fabrique betacaroteno, del cual puede en Costa Rica. obtenerse la vitamina A. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 10 10 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas BIOLOGÍA D E L A C O NSE RVA C I ÓN El reto de la conservación de los bosques ntes de la llegada en el siglo XVIII de grandes masas una nación «obsesionada por una furia de desarrollo… ex- A de europeos, Norteamérica estaba plagada de bos- ques. A finales del siglo XIX, más de la mitad de estos bosques había desaparecido, y la población comen- plotando la riqueza del más rico de los continentes», secun- dada, además, por la venta de Reservas Forestales pertenecientes al Gobierno a los mejores postores. zaba a darse cuenta de que los recursos agrícolas y foresta- Pinchot, designado Jefe de la U.S. Division of Forestry les no eran ilimitados. (División de Selvicultura estadounidense) en 1898, trabajó El presidente Theodore Roosevelt y el reformista Gifford para preservar los bosques de U.S.A. Después de asumir Pinchot se encontraban entre los primeros defensores de la Presidencia en 1901, Roosevelt advirtió que, sin la la Conservación, un movimiento consagrado a preservar los Conservación, los bosques desaparecerían en un plazo recursos naturales mediante su uso apropiado. Pinchot veía de 60 años. En 1905, el Congreso transfirió las Reservas Forestales al nuevo U.S. Forest Service (Servicio Forestal estadounidense), con Pinchot al frente. Posteriormente denominados Bosques Nacionales, estas áreas de recur- sos fueron administradas con el fin de proporcionar, de manera perpetua, el mayor bien para el mayor número de personas. En un principio, la idea de los Bosques Nacionales no fue bien acogida, especialmente en el Oeste de Estados Unidos. Aun hoy, pese a disponer de Bosques Nacionales, el uso sostenido de los recursos forestales se divisa lejano. En la mente y acción de cada nueva generación debe reavi- varse la verdadera noción de la Conservación. Desde la época de Roosevelt y Pinchot, el mundo se ha convertido en un lugar diferente. En numerosos casos es difícil equilibrar las necesidades actuales con la posibilidad de una futura escasez. Hay tres factores que han incremen- tado la presión de utilizar los recursos naturales: el alto nivel de vida en los países desarrollados, el crecimiento Bosque Nacional Gifford Pinchot. Situado en Washington acelerado de la población y la lucha de los países en desa- DC, el bosque engloba el área del Monte Saint Helens, un lugar rrollo por alcanzar un nivel de vida aceptable. El ánimo de importante para el estudio de la regeneración vegetal natural tras hacer frente a los retos de la Biología de la Conservación es una erupción volcánica. uno de los puntos en los que se centra este libro. pueden desarrollar anticuerpos contra dicha enfermedad. Plantas resistentes a las plagas Por ejemplo, una variedad concreta de la bacteria Escheri- La adición de un gen bacteriano, llamado gen Bt, hace que chia coli provoca una diarrea responsable de la muerte de los cultivos sean resistentes a determinados insectos, lo dos millones de niños al año. Las patatas depositarias de que permite a los agricultores evitar el uso de pesticidas. un gen de dicha bacteria provocaron una respuesta inmu- nológica de resistencia a la enfermedad en las personas que las comieron. El gen puede añadirse a los plátanos o a Vacunas comestibles otros cultivos habituales en muchos países en desarrollo. Los humanos y otros mamíferos aniquilan los organis- mos invasores portadores de enfermedades mediante la Plantas resistentes a toxinas producción de moléculas denominadas anticuerpos, que activan el sistema inmunológico. Cuando un gen perte- Más del 40% de las tierras cultivadas contiene un exceso neciente a un organismo causante de una enfermedad se de iones tóxicos, que reducen e incluso impiden la pro- añade a un vegetal, las personas que ingieran ese vegetal ducción de cultivos. Al añadir determinados genes bacte- 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 11 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 11 B IO T E C NO L O G ÍA El uso de los vegetales para combatir las bacterias maginemos por un momento que nos encontramos con des de alcaloides como la berberina. La berberina, utilizada I esta terrible situación: las bacterias han evolucionado hasta ser totalmente resistentes a los antibióticos, que antaño las eliminaban sin problema. Enfermedades como la durante mucho tiempo como medicina por los nativos ame- ricanos, se comercializa hoy para aliviar los síntomas de la artritis, diarrea, fiebre, hepatitis y reumatismo. Stermitz y tuberculosis, que antes se trataba con antibióticos, alcan- Lewis encontraron berberina en las hojas y en la savia de zan niveles casi epidémicos. algunas variedades del vegetal conocido como uva de Ore- ¿Acaso suena increíble? gón, del género Berberis. Los primeros estudios de la ber- Pues esta «ciencia ficción» berina en tubos de ensayo fueron está cada vez más cerca de desalentadores, pues revelaban convertirse en la cruda realidad. que el extracto puro poseía Cuando en la década de 1940, poca actividad antibiótica. No se pusieron por primera vez los antibió- obstante, al combinar la berberina ticos al alcance del público, éste los con otros compuestos procedentes del exaltó como milagrosas medicinas que vegetal se incrementaba enormemente eliminaban las bacterias con un perjui- su actividad antibiótica, rivalizando con cio mínimo o inexistente para la per- los antibióticos más eficaces contra los sona infectada. Sin embargo, las estafilococos. bacterias son cada vez más resistentes a los anti- ¿Qué hizo exactamente que la berberina bióticos, y frecuentemente rechazan los antibió- fuera más eficaz? Stermitz y Lewis des- ticos antes de que estos puedan dañar la célula cubrieron que la uva de Oregón produce bacteriana. Algunas variedades de estafilococos un segundo compuesto, 5’-metoxihidnocar- (Staphylococcus) y otras especies bacterianas son pina (5’-methoxyhydnocarpin o 5’-MHC), ya resistentes a más de 100 antibióticos. que evita que la bacteria rechace a la ber- Ahora que nos encontramos en esta preocupante berina, permitiendo así que el antibiótico elimine el situación, ¿qué podemos hacer? Entre los investigadores germen bacteriano. Hoy en día, los investigadores que buscan posibles soluciones se encuentran Frank estudian si esta combinación funciona en animales Stermitz, de Colorado State University, y Kim Lewis, de vivos. Con el tiempo, vacunas y nuevos antibióticos, tal Tufts University, que estudian la química de los vegetales vez derivados de los vegetales, podrían controlar esta y, en especial, las propiedades para combatir enfermeda- peligrosa bacteria. Uva de Oregón. La berberina se extrae de este vegetal. rianos a los vegetales, éstos se vuelven resistentes a iones dañar los cultivos. Muchos de estos herbicidas no poseen tóxicos como los compuestos de mercurio, sales de alu- efectos conocidos en los animales o en los humanos y minio y cloruro sódico. En algunos casos, las plantas que pueden, por tanto, utilizarse de manera segura en los acumulan determinados iones tóxicos pueden cultivar- cultivos. se y luego extraerse, purificando así los suelos contami- En algunos casos, los vegetales pueden desempeñar un nados. papel insólito en los experimentos de Ingeniería Genética realizados con animales. Por ejemplo, los científicos que buscan mecanismos para controlar el dolor han experi- Plantas resistentes a los herbicidas mentado con las respuestas de ratones a la capsaicina, el Las malas hierbas disminuyen la producción de cultivos alcaloide que hace que los pimientos sean picantes al gus- al competir con éstos por los nutrientes, el agua y el espa- to. Los genes de dichos ratones han sido modificados de cio necesarios para el crecimiento. Los científicos han forma que no evitan comer pimientos picantes, sino que añadido genes a los cultivos para hacerlos resistentes a los los comen sin problemas (Figura 1.7). El hecho de que los herbicidas (productos químicos utilizados para matar las ratones saboreen una salsa picante puede no parecer un malas hierbas), que pueden utilizarse para eliminarlas sin gran paso, pero los receptores celulares que sensibilizan a 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 12 12 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas malezas». El polen de los cultivos resistentes a insectos puede ser ingerido por poblaciones de insectos útiles o inofensivos, que morirían. En la polémica sobre el uso de vegetales MG, es esencial comprender cómo se producen y lo que se puede lograr con ellos. La indiscutible preocupación debe distinguirse del miedo a que los vegetales MG sean el equivalente botá- nico al monstruo de Frankenstein. Durante siglos, los cul- tivadores de plantas han producido plantas modificadas genéticamente mediante métodos tradicionales. Las técni- cas de la Ingeniería Genética aceleran este proceso y tam- bién hacen posible introducir genes procedentes de una amplia variedad de organismos ajenos a los vegetales. El Capítulo 14 estudia la Biotecnología Vegetal en ge- neral y la Ingeniería Genética en particular. Al mismo tiempo, la Biotecnología será un tema recurrente en el contenido de los cuadros que se presentan en el libro. Repaso de la sección 1. ¿De qué tres maneras sustenta la fotosíntesis la vida sobre la Tierra? 2. ¿Cómo satisfacen los vegetales las necesidades huma- Figura 1.7. El uso de las plantas para modificar las nas diarias? respuestas animales. 3. ¿Cuáles son los mayores retos de la Biología de la Este ratón ha sido modificado genéticamente para carecer del Conservación? receptor para la capsaicina, el ingrediente que hace que los 4. ¿Cuáles son algunos de los beneficios potenciales de pimientos chile sean picantes. El ratón se come el habanero los cultivos MG? ¿Cuáles son los posibles problemas picante y muestra, además, una reducción de la sensibilidad a la derivados? acidez y al calor. El estudio de la elevada tolerancia de este animal a los chiles puede proporcionarnos información que contribuya al control del dolor en el ser humano. Características y diversidad las personas contra el picor de estos pimientos también de las plantas responden a otros estímulos de calor y dolor. Estudios más amplios sobre estos ratones y sus respuestas modifi- Desde los tiempos de los antiguos griegos hasta la mitad cadas a la capsaicina pueden proporcionarnos numerosas del siglo XIX, los organismos se clasificaban simplemente pistas para saber cómo controlar determinados tipos de como vegetales o animales. Se consideraban vegetales si dolor. no caminaban, eran verdes y no se alimentaban de otros Pese a que la ciencia de la Ingeniería Genética ha avan- organismos. Aquéllos que se movían y se alimentaban de zado con rapidez, sus implicaciones sociales no están otros organismos eran animales. Por consiguiente, la ca- muy claras. Los cultivos MG han de ser comprobados y tegoría de los vegetales incluía no sólo organismos como regulados para asegurarse de que son inocuos para el musgos, helechos, pinos y plantas con flores, sino tam- consumo humano y de que no ponen en peligro a los ani- bién algas y hongos. Básicamente, las algas estaban inclui- males o al Medio Ambiente en sí. Por ejemplo, algunas das en el grupo porque eran verdes, y los hongos estaban personas pueden ser alérgicas a los productos del gen de incluidos en gran medida porque no se movían. Sin em- un organismo introducidos en un cultivo. Los genes resis- bargo, hoy en día, los botánicos consideran que las plan- tentes a los herbicidas son susceptibles de escaparse hacia tas son radicalmente diferentes a los hongos, y también se otros vegetales, lo que daría lugar a las llamadas «super- suelen definir con independencia de las algas. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 13 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 13 Al distinguir las plantas de otros organismos, los cien- tificar las plantas y para distinguirlas de otros organismos tíficos tienen en cuenta la historia de la evolución: todos vivos: los cambios que han transformado la vida desde sus ini-
Las plantas son eucariotas pluricelulares («muchas cios hasta la diversidad de organismos actual. A medida células»). En la clasificación moderna, la distin- que los organismos han evolucionado a través del tiempo, ción más simple entre organismos se realiza según han surgido las diferencias en sus genes, frecuentemente el tipo de células, eucariotas o procariotas. Las reflejadas en las características morfológicas. No obstan- plantas se encuentran entre los eucariotas, orga- te, los intentos de clasificación de los organismos basados nismos cuyas células poseen núcleo, membrana en las características externas y en el comportamiento (envoltura nuclear) que contiene el ADN celular. siempre parecen acarrear excepciones. Después de exami- Los animales, hongos y protistas, como las algas, nar la manera en la que la mayoría de los botánicos defi- también son eucariotas. Los procariotas son orga- nen los vegetales, veremos distintos ejemplos de la diver- nismos cuyas células no tienen un núcleo separa- sidad vegetal. do, como las bacterias. Más adelante, en el libro, se aportará información sobre los procariotas, pro- Características que distinguen tistas y hongos.  Casi todas las plantas son capaces de realizar la a las plantas de otros organismos fotosíntesis. Como las plantas pueden fabricar sus Las cinco características siguientes, recopiladas en la Fi- propios alimentos mediante la misma, se les conoce gura 1.8, son las utilizadas más frecuentemente para iden- como autótrofas («que se alimentan a sí mismas»). 5 Embrión protegido 1 Eucariota pluricelular dentro de la planta madre 2 Fotosíntesis: Dióxido de carbono+Agua+Energía solar Azúcares 4 Dos formas adultas: Forma adulta que produce esporas 3 Pared celular compuesta de celulosa En algunos vegetales, Huevos las formas adultas Núcleo Esporas y esperma están separadas; que alberga en otras el ADN están unidas Forma adulta que produce huevos y esperma Figura 1.8. Características típicas de una planta. Las características típicas de una planta que aquí figuran corresponden a las descripciones enumeradas en el texto. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 14 14 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas En contrapartida, los animales y los hongos son prácticamente termina de crecer al convertirse en adulto, heterótrofos («que se alimentan de otros»), pues un patrón denominado crecimiento determinado. La Fi- obtienen los alimentos a partir de otros organis- gura 1.9 compara las características clave de las plantas, mos. Los animales ingieren los alimentos, mien- animales, hongos, algas y bacterias. tras que los hongos los absorben. Una vez vistas las características generales de las plan-  Las plantas poseen paredes celulares compuestas tas, haremos un pequeño recorrido a través de la evolu- principalmente por celulosa. La celulosa es una ca- ción de la vida vegetal. Si pudiéramos comprimir la histo- dena de moléculas de glucosa. Las paredes celula- ria de la Tierra en un solo día, las plantas habrían existido res ricas en celulosa ayudan a distinguir las plantas durante las dos últimas horas. Con todo, son antiguos si de otros eucariotas, ya que las paredes de algas y los comparamos con los humanos, que sólo habrían exis- hongos están compuestas principalmente de otras tido durante el último minuto y medio. La mayoría de las sustancias, mientras que los animales no poseen personas asocian de manera inmediata plantas y flores, paredes celulares. pero las flores se desarrollaron relativamente tarde, como  Las plantas presentan dos formas o fases adultas veremos en el siguiente resumen de los principales tipos que se alternan para producirse mutuamente. Una de plantas: musgos, helechos, Coníferas (vegetales con pi- de ellas fabrica esporas, células reproductoras que ñas), y plantas con flores (Figura 1.10). pueden convertirse en adultos sin fusionarse con otra célula reproductora. La otra forma adulta fa- Los musgos se encuentran entre brica espermatozoides (células reproductoras mas- las plantas más simples culinas) u ovocélulas (células reproductoras feme- ninas). El espermatozoide fecunda la ovocélula para Los musgos se encontraban entre las primeras plantas, crear un embrión que da lugar al organismo adul- que evolucionaron a partir de ancestros relacionadas con to. En el Capítulo 6 se explica cómo se alternan am- las algas verdes entre 450 y 700 millones de años atrás. Per- bas formas adultas para producirse mutuamente. tenecen a un grupo de plantas sin flores pequeñas, conoci-  El embrión pluricelular de las plantas se encuentra das como Briófitos (del griego bryon, «musgo», y phyton, protegido dentro de la planta madre. Los embrio- «planta»), que poseen una estructura más simple que la nes protegidos evolucionaron como una forma de del resto de las plantas. Puede resultarnos familiar el mus- adaptación a la vida terrestre, para evitar la dese- go que crece en las rocas o que configura tenues alfombras cación del embrión. Esta característica distingue a en el suelo forestal. Los musgos nunca crecen más de unos las plantas de las algas. pocos centímetros del suelo porque no están capacitados para el transporte ascendente de agua en el vegetal. Cada una de estas características no es inherente por sí El musgo esfagnáceo o esfagno, que crece en turberas y misma a las plantas, pero en conjunto todas son útiles pantanos, es muy importante para la economía de mu- para distinguir las plantas de otros organismos. Particu- chas regiones del mundo (Figura 1.10a). Al descom- larmente, hay dos características adicionales que ayudan ponerse, genera un sustrato conocido como turba, que a distinguir las plantas de la mayoría de los animales. A puede utilizarse como combustible y también como ferti- diferencia de la casi totalidad de éstos, las plantas pueden lizante. Además, el esfagno absorbe una cantidad con- reproducirse de dos maneras. La mayor parte de los ani- siderable de dióxido de carbono, que de otra manera males, una vez alcanzada su madurez, sólo pueden repro- permanecería en la atmósfera contribuyendo al calen- ducirse mediante reproducción sexual, que implica la fe- tamiento global. El Capítulo 20 estudia la evolución y cundación de una ovocélula por el espermatozoide y da características de los musgos y otros Briófitos. lugar a hijos distintos a ambos padres. Por el contrario, la progenie vegetal puede concebirse mediante reproduc- Los helechos y otras plantas del mismo ción sexual o reproducción asexual, en la que un único progenitor puede tener hijos idénticos a él. Asimismo, el grupo son ejemplos de plantas vasculares crecimiento vegetal es bastante diferente al animal. Los sin semillas vegetales pueden crecer durante toda su vida y, debido La gran mayoría de las plantas son plantas vasculares, a que este crecimiento es ilimitado, se conoce como cre- que evolucionaron a partir de ancestros relacionados con cimiento indeterminado. En contrapartida, un animal algas verdes aproximadamente en el mismo momento que 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 15 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 15 Bacterias Algas Plantas Hongos Animales Procariota; Eucariota; Eucariota; Eucariota; Eucariota; unicelulares, pero unicelulares pluricelulares pluricelulares pluricelulares Tipo de célula pueden formar y pluricelulares colonias Paredes celulares Las paredes celulares Paredes celulares Paredes celulares Sin paredes celulares Pared celular carentes de de algunas especies compuestas princi- compuestas princi- celulosa contienen celulosa palmente de celulosa palmente por quitina Varios; algunas Fotosintéticas Fotosintéticos Heterótrofos Heterótrofos que Tipo de son fotosintéticas autótrofas autótrofos que absorben ingieren alimentos nutrición autótrofas alimentos Fundamentalmente Sexual y asexual; Sexual y asexual; dos Sexual y asexual Fundamentalmente asexual algunas especies formas o generaciones asexual; embrión presentan dos formas adultas: una que pro- protegido dentro Reproducción o fases adultas: duce esporas y que de la madre en algunas una que produce produce ovocélulas especies, incluidos esporas y otra que y espermatozoides; em- la mayoría produce ovocélulas brión protegido dentro de los mamíferos y espermatozoides de la planta madre Indeterminado Indeterminado Indeterminado Indeterminado Determinado Crecimiento o determinado o determinado o determinado Figura 1.9. Comparación de las plantas con otros organismos. Como se puede observar, las plantas comparten una o más características con cada uno de estos otros tipos de organismos: bacterias, algas, hongos y animales. No obstante, las plantas difieren de cada uno de estos grupos en uno o más aspectos de la estructura celular, nutrición, reproducción y crecimiento. los Briófitos. Las plantas vasculares poseen un tejido vas- Las plantas vasculares sin semillas más conocidas son cular muy organizado y eficiente, consistente en células los helechos, que habitan en regiones húmedas porque unidas en tubos que transportan agua y nutrientes a lo sus espermatozoides poseen estructuras microscópicas en largo del cuerpo del vegetal. Al ser, en general, de mayor forma de cola que deben nadar a través de una capa de tamaño que los Briófitos, las plantas vasculares son más agua para llegar a las ovocélulas (Figura 1.10b). El Capí- visibles, aunque varían entre diminutas y gigantescas. Las tulo 21 explora la evolución y características de las plan- plantas vasculares más simples son las plantas vasculares tas vasculares sin semillas. sin semillas, que comenzaron a evolucionar entre 450 y 700 millones de años atrás. Si pudiéramos viajar 350 millones de años atrás en el Los pinos y otras Coníferas son ejemplos tiempo, podríamos ver los continentes unidos en una de plantas sin flores con semillas gran masa de tierra a lo largo del Ecuador, cubierta por neblinosas junglas y pantanos. Los anfibios, algunos de En la mayoría de las plantas vasculares, el embrión se en- gran tamaño, serían los reyes del mundo animal, sin un cuentra dentro de la semilla, una estructura que com- reptil, pájaro o mamífero a la vista. Tampoco veríamos prende no sólo el embrión, sino también una reserva de plantas con piñas, flores o frutos. Por el contrario, un am- alimentos, envueltos ambos en una cubierta protectora. plio abanico de plantas vasculares sin semillas dominaría Existen dos tipos generales de plantas con semillas: plan- el paisaje, algunas muy parecidas a los helechos moder- tas con flores y semillas, y plantas sin flores con semillas. nos. Sin embargo, otras serían enormes árboles de bos- Las plantas sin flores con semillas, conocidas como que, algunos con ramas parecidas a las de los helechos, Gimnospermas (del griego gymnos, «desnudo», y sper- pero bastante diferentes a cualquier vegetal conocido ac- ma, «semilla»), se desarrollaron por primera vez hace tualmente. unos 365 millones de años. Sus descendientes modernos 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 16 16 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas (a) Los musgos son el tipo de Briófito más común. Este esfagno produce esporangios marrones que contienen esporas. (b) Los helechos son el grupo más extenso de plantas vasculares sin semillas. (c) La mayor parte de Gimnospermas son Coníferas, con las semi- (d) Las plantas con flores, conocidas como Angiospermas, son, con llas incluidas en piñas. Los bosques de Coníferas son típicos de cli- diferencia, el mayor grupo de vegetales modernos. mas fríos y de montaña. Figura 1.10. La diversidad de las plantas. Estas imágenes representan los cuatro grupos principales de plantas: Briófitos, plantas vasculares sin semillas, Gimnospermas y Angiospermas. más conocidos son las plantas leñosas denominadas Co- Durante la Era Mesozoica (hace entre 245 y 65 millo- níferas (del latín conifer, «portador de conos»), cuyas se- nes de años), cuando los reptiles eran los animales millas se desarrollan dentro de las piñas. Las semillas reinantes, las Gimnospermas eran los vegetales domi- están «desnudas» sólo en el sentido de que no están total- nantes y abarcaban miles de especies. Sin embargo, hoy mente aisladas dentro de una capa protectora. Por lo ge- en día comprenden solamente unos pocos cientos de neral, las Coníferas son árboles de hoja acicular perenne, especies de Coníferas, comunes en las regiones frías como el abeto, el pino y la secuoya (Figura 1.10c). Las se- cercanas a los polos y en las montañas. El Capítulo 22 cuoyas se cuentan entre las plantas más altas del mundo, estudia la evolución y características de las Gimnos- con alturas a menudo superiores a los 90 metros. permas. 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 17 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas 17 do más o menos la misma. Concluyeron, acertadamente, La mayoría de las plantas son plantas con que el agua debía contribuir de forma considerable al cre- flores y semillas, las cuales cimiento. El estudio de los vegetales, como cualquier otra se encuentran protegidas en frutos ciencia, implica siempre realizar observaciones, formular Las plantas con flores y semillas se denominan Angios- preguntas acerca de lo que se observa, desarrollar posibles permas (del griego angion, «recipiente», y sperma, «semi- respuestas y comprobar entonces con qué firmeza se sus- lla») (Figura 1.10d). A diferencia de las semillas de las tentan estas respuestas en los hechos. Por lo general, este Gimnospermas, las de las plantas con flores están conte- procedimiento se conoce como método científico, aunque nidas en el ovario, que al madurar se convierten en un no existe uno formal, común a todos los científicos. fruto. Pese a que las Angiospermas se desarrollaron hace relativamente poco tiempo, unos 145 millones de años, hoy en día representan la mayor parte de las variedades de Al igual que el resto de científicos, plantas existentes. De hecho, existen 20 veces más tipos de los botánicos también comprueban plantas con flores que de helechos y Coníferas. Una de las las hipótesis razones por las que las Angiospermas han logrado adap- La palabra ciencia procede del latín scientia, que significa tarse con mayor éxito en múltiples entornos es porque «tener conocimiento». El conocimiento científico es un poseen un sistema más rápido para transportar el agua tipo determinado de conocimiento, diferente del resto, a lo largo del cuerpo vegetal, como veremos en el Capí- como, por ejemplo, del conocimiento basado en la fe. La tulo 3. Otra razón por la que están tan extendidas es que ciencia es la búsqueda del conocimiento basada en la ob- sus semillas están encerradas en frutos, que les proporcio- servación directa del mundo natural y en la experimenta- nan protección adicional y pueden asimismo contribuir a ción para probar las conclusiones. Cualquier conclusión su dispersión. Las plantas con semillas se estudian más que pueda ser investigada mediante la observación de fe- extensamente en el Capítulo 23. nómenos naturales está dentro del alcance de la ciencia. Los Briófitos, plantas vasculares sin semillas, Gimnos- Por ejemplo, la proposición de que a partir de las bellotas permas y Angiospermas reflejan cuatro desarrollos evolu- crecen las petunias puede probarse sembrando bellotas y tivos principales: el origen de los vegetales terrestres a observando que se obtienen robles. Por el contrario, cual- partir de las algas, el origen del tejido vascular, el origen quier afirmación que no pueda probarse mediante la ex- de las semillas y el origen de las flores y los frutos. A lo lar- perimentación o la observación está fuera del alcance de go de este libro, el texto principal y los cuadros «Evolu- la ciencia. Por ejemplo, la afirmación de que el mundo es ción» explorarán la forma en la que han evolucionado es- resultado de la creación divina está fuera del dominio de tas características en diversos tipos de vegetales. La lista la ciencia, porque no existe experimento alguno que pue- que figura en el Apéndice, al final del libro, muestra la da probar su veracidad. No obstante, se debe tener en Clasificación científica en grupos de los vegetales. cuenta que la ciencia en sí misma se fundamenta en de- terminadas creencias básicas que no pueden probarse, como la creencia en que las leyes de la Química, la Física y Repaso de la sección la Biología hoy válidas serán las mismas el día de mañana. 1. Describe las características generales de una planta. He aquí un ejemplo de este enfoque experimental. Si 2. Describe los tipos principales de plantas. quisiéramos saber si la luz solar hace crecer la hierba, po- dríamos llevar a cabo un experimento cubriendo una pe- queña parcela de césped con una caja que bloqueara to- La Botánica y el método talmente la entrada de luz. Podríamos predecir que si la luz solar hace que la hierba crezca, entonces la hierba si- científico tuada bajo la caja debería crecer menos que la hierba no cubierta. Transcurrida una semana, al retirar la caja, des- Durante el siglo XVII, los botánicos comenzaron a realizar cubrimos que la hierba tapada ha crecido más que la des- experimentos para determinar cómo crecían los vegeta- cubierta. Aparentemente, en este caso, la hierba ha creci- les. Advirtieron, por ejemplo, que una planta en un tiesto do más en ausencia de la luz solar. (Estudiaremos estos ganaba peso de manera considerable a lo largo del tiem- sorprendentes resultados más adelante, en este mismo ca- po, aunque la cantidad de suelo en el mismo seguía sien- pítulo.) 01_Capítulo 22/11/05 16:38 Página 18 18 CAPÍTULO 1 ◆ El mundo de las plantas Un precoz defensor de la utilización del enfoque expe- puesto que este organismo era un vegetal, no disponía, rimental fue Sir Francis Bacon (1561-1626) (Figura 1.11), por tanto, de reproducción sexual, una conclusión basada que creía que los científicos de su época confiaban de- en la deducción y no en la observación. masiado en los trabajos del filósofo griego Aristóteles Bacon consideró vano limitarse a recopilar datos sin (384-322 a.C.). A pesar de que Aristóteles realizó muchas generar posteriores conclusiones basadas en los mismos. observaciones y escribió volúmenes enteros sobre las Sentía aún menos simpatía por aquellos que exponían ciencias, especialmente sobre Zoología, no siempre fue conclusiones sin molestarse en cimentarlas con datos. Los un observador escrupuloso, y rara vez realizó experimen- describió como arañas tejedoras de redes, elaborando tos para probar sus conclusiones. Por ejemplo, creía que conclusiones limitadas a sus cerebros como «telarañas del los vegetales no se reproducían sexualmente. aprendizaje, admirables por la finura del hilo y del traba- Muchos de los contemporáneos a Bacon admitían las jo, pero carentes de sustancia o provecho». En cambio, conclusiones aristotélicas sin comprobarlas, aplicando Bacon admiraba a aquellos que recopilaban y analizaban simplemente dichas conclusiones generales a factores es- datos para alcanzar conclusiones que luego aplicaban, pecíficos. Este razonamiento que nos conduce de lo gene- comparándolos con abejas que visitan numerosas flores y ral a lo específico se conoce como razonamiento deduc- utilizan entonces lo que han reunido para fabricar algo tivo. Como ejemplo del mismo, Aristóteles desarrolló la útil: la miel. generalización (también conocida como premisa mayor) Bacon creía que los científicos debían comenzar por de que los vegetales no cuentan con reproducción sexual. las observaciones específicas para luego forjar conclusio- Identificaría entonces un organismo en concreto como nes generales basadas en las mismas, un proceso conoci- vegetal (tesis conocida como premisa menor). Sin una ob- do como razonamiento inductivo. Consideremos, por servación en profundidad de dicho vegetal concluyó que, ejemplo, la observación de que muchos vegetales produ- cen polen, que las abejas transportan de las flores de un vegetal a las flores de otro. Más tarde, la observación reve- la que parte de la flor polinizada se convierte en un fruto, que contiene semillas que dan lugar a una nueva genera- ción, mientras que las flores no polinizadas no desarro- llan frutos ni semillas. Teniendo en cuenta