Sobre las Plantas insectívoras y la pobreza en nutrientes de los suelos El caso de Venus atrapamoscas y…)

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Dionaea muscipula: Fuente ebay

 No suelo encabezar los títulos de los post utilizando palabras como “sobre” o “acerca de”. Sin embargo considero que en este caso resulta bastante apropiado, por cuanto lo que vamos a comentar hoy, usando una noticia reciente (Científicos europeos descubren cómo la venus atrapamoscas se convirtió en una planta depredadora) debe corroborarse. Y si finalmente se llegara a esta conclusión, se trataría de una noticia interesante y que concierne a los edafólogos y biólogos de suelos. Nos referimos a un estudio realizado sobre una especie concreta entre las relativamente numerosas plantas insectívoras (como por ejemplo las pertenecientes al género Drosophyllum, que en la  Península Ibérica y norte de áfrica, atesora al menos una especie endémica:  Drosophyllum lusitanicum). No obstante la noticia aparecida concierne a otra especie: Dionaea muscipula, conocida popularmente como Venus atrapamoscas. Seré muy breve ya que hace décadas que deje de estudiar anatomía y fisiología vegetal.  Lo que propone el estudio que abordamos hoy es que “posiblemente” muchas o algunas de las plantas actualmente insectívoras, pudieron evolucionar hasta tal tipo de alimentación al adaptarse a suelos pobres en nutrientes, extrayendo de los insectos, los nutrimentos que no puede obtener del medio edáfico. Parte del sistema, es decir la trampa, provendría de antiguas hojas, mientras que, las glándulas que descomponen su  cuerpo lo harían de antiguas raíces que, de este modo, cambiarán sus hábitos desde la absorción de nutrientes en el medio abiótico a ser depredadoras en el aéreo. Obviamente, no he encontrado más información ya que se trata del primer estudio de esta línea de investigación. No obstante he revisado en Internet dos géneros que personalmente conocía, y en ambos se mentaba que su hábitat incumbía a suelos con pobreza de nutrientes y a menudo encharcados. Desconozco si existe una convergencia adaptativa que afecta a diferentes taxones separados filogenéticamente, o no. Sea como sea, todo sugiere que el mundo vegetal encuentra soluciones como para adaptarse a cualquier tipo de suelos, en término de tiempos evolutivos. Abajo os dejo la noticia original y parte del material que he visitado en Internet.   

 Continua……..

Juan José Ibáñez

Científicos europeos descubren cómo la venus atrapamoscas se convirtió en una planta depredadora

 El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea CARNIVOROM ha publicado una investigación en la que se explica el modo en el que el genoma de la venus atrapamoscas le ha permitido convertirse en una planta insectívora.

FUENTE | CORDIS: Servicio de Información en I+D Comunitario; 15/08/2016

 La venus atrapamoscas ha resultado durante siglos fascinante para quienes se dedican a la biología y, sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes a su evolución carnívora seguían sin conocerse a ciencia cierta. Mediante un artículo publicado en la revista Genome Research, científicos del proyecto CARNIVOROM acaban de despejar esta incógnita biológica.

La venus atrapamoscas no es la única planta carnívora. Otras como las dioseras atrapan a sus víctimas mediante unos tentáculos pegajosos, mientras que las odre se sirven de pozos de enzimas para atraer a sus víctimas. Los hábitos agresivos de las plantas carnívoras les permiten sobrevivir en suelos pobres al convertir a los insectos en una fuente adicional de nitrógeno y otros nutrientes. Muchos biólogos sospechaban que este comportamiento depredador evolucionó cuando los ancestros de las plantas carnívoras actuales convirtieron mecanismos típicamente defensivos contra las plagas de insectos en armas ofensivas.

Esta hipótesis ha ganado peso tras el estudio genético detallado de la venus atrapamoscas realizado por el equipo de CARNIVORUM, una iniciativa liderada por el biofísico Rainer Hedrich y el profesor de bioinformática Jorg Schultz de la Universidad Julius Maximilian de Wurzburgo (Alemania).

En concreto, la venus atrapamoscas reconoce a su presa mediante folículos sensibles al tacto situados en la superficie interior de la trampa. Al estimularse, estos folículos generan una señal eléctrica que se transmite hasta la planta. Tras el primer estímulo se almacena la señal pero sin que se cierren los lóbulos. Sólo cuando se genera un segundo estímulo se cierra la bisagra. La presa capturada continuará activando folículos y generando sucesivas señales eléctricas «recordadas» por la planta.

Hasta ahora no se han identificado genes específicamente carnívoros en la venus atrapamoscas. Para desentrañar las rutas moleculares implicadas en la alimentación insectívora, los investigadores de Alemania y sus socios de Arabia Saudí generaron perfiles de transcripción pangenómica de venus atrapamoscas antes de alimentarse y tras haber atrapado un grillo y comenzado su digestión. A continuación se compararon estos perfiles genómicos con los de otros tejidos vegetales.

La trampa no estimulada presenta patrones de expresión que se asemejan a la hoja que le sirve de sustento, lo cual respalda la afirmación aceptada de que han evolucionado de las hojas. No obstante, las glándulas del interior de la trampa, las cuales fomentan la digestión de insectos y se activan tras unas horas para contribuir a la absorción de nutrientes, muestran patrones de expresión genética similares a los de las raíces, patrones esenciales para la obtención de nutrientes en las plantas no carnívoras.

La clave de la extraordinaria evolución de la venus atrapamoscas parece residir en la quitinasa, una enzima capaz de digerir la quitina de la que están compuestos los exoesqueletos de los artrópodos. «El contacto con la quitina suele implicar peligro para las plantas, esto es, delata la presencia de insectos que pueden comérsela -señaló el profesor Hedrich-. En el caso de la venus atrapamoscas, estos procesos de defensa se han reprogramado durante su proceso evolutivo. La planta los emplea ahora para comer insectos».

El equipo al cargo del proyecto también se valió de microscopía electrónica para estudiar la ultraestructura de las glándulas en la trampa, y descubrió capas de células especializadas implicadas en la secreción activa, el transporte de nutrientes, el almacenamiento de lípidos y la biosíntesis de proteínas necesarias para el correcto funcionamiento de la trampa.

Financiado en parte por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), el proyecto CARNIVORUM concluyó oficialmente en febrero de 2016 y recibió cerca de 2,5 millones de euros en fondos europeos.

 Material adicional extraído de Wikipedia

Dionaea muscipula vegeta en entornos pobres en nitrógeno, como pantanos y humedales, donde el suelo está compuesto de arenisca o turba. Debido a su reducido tamaño y lento crecimiento, depende de quemas periódicas para suprimir a sus competidores pero, aunque tolera bien el fuego, este sistema amenaza su futuro en estado silvestre.

Aunque se cultiva con éxito en muchos lugares del mundo, su hábitat nativo es únicamente los estados dCarolina del Norte y Carolina del Sur, en el sureste de los Estados Unidos, concretamente en un radio de unos 100 km alrededor  de Wilmington (Carolina del Norte). Uno de esos lugares es el pantano Green Swamp. También existe una población naturalizada en el norte de Florida así como algunas en Pine Barrens, Nueva Jersey. La pobreza nutritiva del suelo es la razón por la que esta especie emplea tan elaboradas trampas: los insectos suministran el nitrógeno para la formación de proteínas que el suelo no puede. Esta carnívora no es una planta tropical, por lo que requiere un clima relativamente suave, con inviernos no demasiados fríos. De hecho, si no pasa por un periodo de dormancia en invierno se debilita y muere tras un cierto tiempo.

Drosera, conocido también como “rocío del sol“, es uno de los géneros más numerosos de plantas carnívoras, incluyendo aproximadamente 194 especies.Estos miembros de la familia Droseraceae atraen, capturan y digieren insectos utilizando glándulas mucilaginosas localizadas en la superficie de sus hojas, con el fin de complementar la nutrición, pobre en minerales, que obtienen del suelo en el que crecen. Las especies de este género, muy variadas en tamaño y forma, pueden encontrarse de forma natural en todos los continentes, excepto en la Antártida.

El sistema de raíces de muchas Drosera está pobremente desarrollado. Sirve principalmente para absorber agua y sujetar la planta al sustrato, pero extraen pocos nutrientes del suelo. Algunas especies africanas utilizan sus raíces para almacenar agua y alimento, otras poseen raíces delgadas pero fuertes que permanecen aún si el tallo muere congelado. Otras especies, como Drosera adelae y Drosera hamiltonii las usan para su reproducción asexual, haciendo brotar pequeñas plantas en ellas. Las raíces de las especies pigmeas son a veces extremadamente largas en proporción a su tamaño, habiendo casos de plantas de 1 cm con raíces de 15 cm. Algunos ejemplares de este grupo, como Drosera lasiantha o Drosera scorpioides desarrollan raíces adventicias como soporte. En las raíces de Drosera intermedia y Drosera rotundifolia se suelen formar micorrizas.

El rango de distribución de este género se extiende desde el norte de Alaska hasta el sur de Nueva Zelanda. Los lugares donde hay mayor diversidad de este tipo de plantas son Australia (donde habita casi el 50 % de las especies conocidas), Sudamérica y el sur de África (más del 20 % en ambos casos). Pocas son las especies que habitan Eurasia y Norteamérica. Este último grupo está considerado como en la periferia del rango genético, ya que la mayoría de las rocíos del sol no se acercan al círculo polar ártico. A diferencia de lo que se pensaba antes, la radiación específica no habría ocurrido cuando el continente Gondwana se separó, sino que se produjo como consecuencia de una amplia dispersión y posterior adaptación al medio. Se piensa, además, que los orígenes del género se dieron en África o Australia.

Las plantas dentro del género crecen durante la estación húmeda o constantemente en hábitats con suelos ricos en ácidos y altos niveles de luz solar. Entre sus hábitats comunes se encuentran las ciénagas, terrenos pantanosos, marismas, los tepuys de Venezuela, los wallums de las costas de Australia, el fynbos de Sudáfrica y las riberas húmedas. Muchas especies crecen asociadas a musgos del género Sphagnum, que absorbe una gran parte de los nutrientes del sustrato y lo acidifica, haciéndolos menos accesibles a la planta.

Es un género muy variable en términos de hábitat. Especies de rocío del sol se han adaptado a una amplia variedad de medios, incluyendo selvas, desiertos (D. burmanii y D. indica) e incluso ambientes sombríos (las especies oriundas de Queensland). Las especies de climas templados, que forman un hibernáculo en invierno, son un ejemplo de esta clase de adaptación a su hábitat; en general, estas plantas abundan más en los climas cálidos y tienen una resistencia al frío moderada.

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