¿Cómo evolucionaron las plantas carnívoras?

Las plantas carnívoras han llamado la atención de diversos botánicos y ecologistas del mundo durante más de cien años, quienes han intentado obtener respuestas sobre cómo surgen estos singulares organismos, cómo funciona su anatomía y por qué muchos de ellos tienen características similares pese a encontrarse incluso en distintos continentes.

Charles Darwin en 1875 fue uno de los primeros en maravillarse con estas plantas y entregar evidencias de distintos géneros de plantas carnívoras y de la existencia de la heterotrofía (organismos que necesitan consumir a otros organismos para obtener sus recursos energéticos) en un reino principalmente autótrofo (donde no requieren de la intervención de otros organismos para obtener su energía).

Impresionantemente, la teoría de Darwin que decía que estas plantas habían evolucionado para obtener los nutrientes que requerían para vivir, de insectos –y no del suelo como la mayoría de las plantas– aún se mantiene vigente e incluso ha sido el punto de partida para diversas investigaciones en los últimos años.

El punto de partida

Las plantas carnívoras pueden encontrarse prácticamente en todo el mundo –también tenemos de ellas en Chile–, pero por lo general éstas suelen habitar lugares de suelos con muy pocos nutrientes, mucha luz y bastante húmedos. Estas características fueron las que llevaron a Darwin a señalar que probablemente su condición carnívora se debía a que, al no poder encontrar nutrientes como el nitrógeno, fósforo y potasio en estos suelos, las plantas se las habían arreglado para obtener estos nutrientes de los insectos desarrollando órganos que atrapan, matan y digieren insectos.

Con el tiempo diversas investigaciones han ido avalando esta teoría, sobre todo después de analizar la anatomía de estas plantas donde se ha descubierto que en muchas plantas carnívoras, al menos parte de la función de recolección de nutrientes ha sido traspasada a las hojas –que en la mayoría de las plantas funcionan principalmente como órganos fotosintéticos o termorreguladores–; también se ha encontrado que estas plantas contienen enzimas capaces de digerir los insectos.

Y por si esto fuera poco, en algunos hallazgos dignos de una película de ciencia ficción, científicos han descubierto en los fluidos digestivos de algunas plantas carnívoras, enzimas que podrían ser útiles para el tratamiento de infecciones.

Al estudiar el contenido del líquido al interior de la planta jarra, los científicos Hatano y Hamada identificaron 7 proteínas. Al separarlas para identificar a qué tipo de enzimas correspondían, descubrieron que algunas de ellas no eran digestivas sino que probablemente ocupaban el rol de preservantes, ya que se asimilaban a otras enzimas que previenen las infecciones de hongos y bacterias en otras plantas.

Sus resultados, publicados en el Journal of Proteome Research, sugerían que estas plantas, al consumir los insectos tan lentamente, compiten con las bacterias que crecen en los insectos y que roban los nutrientes de la planta. Así, al cubrir a sus presas con estas enzimas antibacteriales, podrían proteger su presa y obtener más nutrientes de ella.

Un nuevo hallazgo

Un nuevo estudio publicado el 6 de febrero en Nature Ecology and Evolution, trae nuevas evidencias para comprender la evolución de las plantas carnívoras.

Se estima que más de 600 especies de plantas carnívoras han evolucionado de forma independiente en 6 grupos de plantas angiospermas (plantas con flores); están aquellas con hojas cubiertas de una sustancia pegajosa donde quedan atrapados los insectos, las que tienen hojas con bordes puntiagudos que como bocas se cierran sobre los insectos cuando estos se posan sobre ellas, otras con jarras resbalosas que funcionan como trampas y otras que atraen a los insectos con colores y olores llamativos. Pero lo más impresionante es que si bien éstas han evolucionado por sí solas y a gran distancia entre sí –en distintos continentes e incluso con millones de años de separación– los investigadores han encontrado que las plantas insectívoras alrededor del mundo contienen la misma “receta molecular”.

“Estamos viendo un clásico caso de evolución convergente”, señaló Victor Albert, investigador del genoma de las plantas y coautor del estudio publicado en Nature Ecology and Evolution. Y en efecto, lo que Albert y otros científicos descubrieron es que la forma en la que las plantas llegaron a convertirse en carnívoras fue muy similar en las tres especies que ellos examinaron: la Cephalotus follicularis (planta australiana de jarra), la Nepenthes alata (una planta de jarra de Asia) y Sarracenia purpurea (una planta de jarra estadounidense).

Gracias a un análisis genético, los investigadores encontraron que cada una de estas plantas optó por muchas de las mismas proteínas antiguas para crear las enzimas necesarias para digerir a sus presas; por tanto pasaron por cambios genéticos y moleculares muy similares. «Las hojas que atrapan insectos han adquirido nuevas funciones enzimáticas: la quitinasa básica, que rompe la quitina (el principal componente del exoesqueleto de los insectos), y la fosfatasa ácida púrpura, que libera los grupos fosfato de las moléculas y ayuda a movilizar el fósforo de las presas», ha detallado Julio Rozas, científico español que formó parte del estudio.

La importancia de este hallazgo, según Aaron Ellison, un ecologista de Harvard, es que demuestra cómo la convergencia evolutiva puede ocurrir a un nivel molecular.

«Los ejemplos de evolución paralela a escala molecular no son muy frecuentes. Por eso son del máximo interés en genética, porque ayudan a conocer qué mecanismos evolutivos son más importantes para diversificarse y adaptarse los seres vivos», dijo Alejandro Sánchez-Gracia, uno de los investigadores del estudio.