Geotropismo, gravitropismo: En los albores del nacimiento de los suelos “modernos”

gerotropismo-gravitropismo

Tropismo: Fuente: Grezzi

El crecimiento de las plantas se encuentra condicionado por la búsqueda de los elementos esenciales para su desarrollo, mediando la fuerza de la gravedad. Mientras las partes aéreas lo hacen rehuyendo su efecto, lo contrario puede decirse de las raíces. ¿Lógico no? La fotosíntesis demanda luz  mientras que los sistemas radicales agua y nutrientes. Por eso suele hablarse de geotropismo negativo en los órganos verdes y positivo en los de anclaje al suelo. Geotropismo era el término que yo recordaba aunque ahora también se usa el de gravitropismo.

Nadie interesado en el mundo de los suelos dudará que sin la tarea mecánica y biogeoquímica de las raíces los suelos serían mucho más someros, es decir muy poco profundos, a la par que geoquímicamente pobres (nutrientes). El trabajo de los sistemas radiculares en lo concerniente a la alteración biogeoquímica de rocas y minerales, es formidable, incrementado su superficie efectiva y permitiendo que las plantas superiores  puedan explorar un área enormemente más extensa a la caza de nutrimentos, favoreciendo el desarrollo de la vida sobre la tierra emergida. ¿Cuándo el geotropismo surgió en la historia de la Tierra?. Esta es justamente la pregunta a la que intenta responder el estudio que ha dado lugar a la nota de prensa que os mostramos en este post. No obstante, la respuesta es trivial, aunque bien está ir intentando corroborar hechos ya asumidos (pero no exahustivamente corroborados) en la literatura científica, aunque en esta caso……   La investigación original incide en los mecanismos biológicos que tuvieron que desarrollar las plantas, y aunque estos no sean de especial interés para los contenidos de nuestro blog, el texto sí aporta de paso información relevante.

Ya hablamos en nuestra entrega: “La invasión de la tierra emergida por las plantas (musgos y hepáticas) generó la atmósfera actual rica en oxígeno y los primeros suelos o protosuelosde lo acaecido con los taxones más primitivos del reino vegetal terrestre/emergido. Esas conclusiones siguen en pie, por cuanto se trata de taxones cuyos sistemas radiculares son someros, y arcaicos y sin apenas geotropismo, ya que serían preferentemente como un mero anclaje. Empero tal hecho no significa que también poseen acciones biogeoquímicas sobre las rocas que así liberan nutrientes en los escasísimos centímetros de contacto. Fueron pues las plantas superiores, como coníferas y angiospermas, en las que la evolución dio lugar a un fuerte geotropismo negativo. ¿Cuando acaeció tal hecho?. Al parecer hará unos 350 millones de años, en la era Paleozoica y aproximadamente en la transición entre el devónico y el carbonífero. Será pues durante este último cuando los suelos y la edafosfera en general comenzarán a parecerse a las actuales, realizando las mentadas funciones del suelo.  No os olvidéis tampoco del hidrotropismo, que, como su nombre indica, tiene como misión la detección de agua….

Eso sí, adelanto la frase que más me ha impactado de la noticia y que he suscrito desde hace decenios: “”La naturaleza es mucho más inteligente que nosotros

Os dejo ya con la nota de prensa original y su traducción al español-castellano. Tener en cuenta que los enlaces para entender ciertos términos los he colocado exclusivamente por motivos divulgativos, no apareciendo, obviamente en la nota de prensa en Suajili.

Juan José Ibáñez

Continúa……

Plant roots began following gravity 350 million years ago
by Brooks Hays; Washington (UPI) Aug 2, 2019

To make the transition from sea to land, plant roots had to learn to grow downward, to follow gravity. This ability, gravitropism, helped plants anchor to the soil and retrieve water and nutrients.

New analysis of this vital adaptation suggests the ability first emerged roughly 350 million years ago.

Scientists have studied gravitropism in flowering plants, but until now researchers had not surveyed root growth patterns across the entirety of the plant kingdom. The survey, published this week in the journal Nature Communications, offered scientists new insights into the evolutionary origins of gravitropism.

For the study, scientists observed the root growth of several different plant types, including mosses, ferns, conifers and flowering plants. Researchers watched as the roots grew horizontally, waiting for them to bend downward and follow gravity.

The survey showed gravity-driven root growth is slowest among primitive plants like mosses and ferns. Gymnosperms and flowering plants, which emerged 350 million years ago, boasted more robust gravitropism.

To determine when plants evolved gravity-driven root growth, scientists analyzed the underlying mechanisms: gravity perception, gravitropic signaling and growth response. Scientists found plant organelles called amyloplasts, granules that synthesize and store starch, working like gravity sensors. The granules sediment in response to gravity, but they only do so in gymnosperms and flowering plants, where the granules are found concentrated at the root tips.

Scientists also identified the hormone auxin as essential to the transportation of gravitropic signals. The hormone enables the production of PIN proteins, which encourages root production. Auxin and PIN proteins work together to direct root production in the proper location in response the gravity detection signals.

When scientists genetically modified plants to disrupt the production of PIN proteins, the plants became less efficient at directing root growth downward.

Now that we have started to understand what plants need to grow stable anchorage in order to reach nutrients and water in deep layers of the soil, we may eventually be able to figure out ways to improve the growth of crop and other plants in very arid areas,” Yuzhou Zhang, a postdoctoral researcher at the Institute of Science and Technology Austria, said in a news release. “Nature is much smarter than we are; there is so much we can learn from plants that can eventually be of benefit to us.”.

Articulo Original

Zhang, Y., Xiao, G., Wang, X. et al. Evolution of fast root gravitropism in seed plants. Nat Commun 10, 3480 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-11471-8

Las raíces de las plantas comenzaron a responder a la fuerza de la  gravedad hace 350 millones de años.

Por Brooks Hays; Washington (UPI) 2 de agosto de 2019

Para invadir la tierra desde el mar, las raíces de las plantas tuvieron que aprender a crecer hacia abajo, a seguir la gravedad. Esta capacidad, el gravitropismo, ayudó a las plantas a anclarse al suelo y captar agua y nutrientes.

Un nuevo análisis de esta adaptación vital sugiere que la habilidad surgió por primera vez hace aproximadamente 350 millones de años.

Los científicos han estudiado el gravitropismo en las plantas con flores, pero hasta ahora los investigadores no habían estudiado los patrones de crecimiento de las raíces en todo el reino vegetal. La encuesta, publicada esta semana en la revista Nature Communications, ofreció a los científicos nuevas ideas sobre los orígenes evolutivos del gravitropismo.

Para el estudio, los científicos observaron el crecimiento de las raíces de varios tipos diferentes de plantas, incluidos musgos, helechos, coníferas y plantas con flores. Los investigadores observaron cómo las raíces crecían horizontalmente, esperando que se doblaran hacia abajo y siguieran la gravedad.

La encuesta mostró que el crecimiento de las raíces impulsado por la gravedad es más lento entre las plantas primitivas como los musgos y los helechos. Las gimnospermas y las plantas con flores, que surgieron hace 350 millones de años, contaban con un gravitropismo más robusto.

Con vistas a determinar cuándo las plantas evolucionaron para desarrollar el crecimiento de la raíz impulsado por la gravedad, los científicos analizaron los mecanismos subyacentes: percepción de la gravedad, señalización gravitrópica y respuesta de crecimiento. Los científicos encontraron orgánulos vegetales llamados amiloplastos, gránulos que sintetizan y almacenan almidón, que funcionan como sensores de gravedad. Los gránulos se sedimentan en respuesta a la gravedad, pero solo lo hacen en gimnospermas y plantas con flores, donde los gránulos se encuentran concentrados en las puntas de las raíces.

Los científicos también identificaron la hormona auxina como esencial para el transporte de señales gravitrópicas. La hormona permite la producción de proteínas PIN, lo que fomenta la producción de raíces. Las proteínas auxina y PIN trabajan juntas para dirigir la producción de raíces en la ubicación adecuada en respuesta a las señales de detección de gravedad.

Cuando los científicos modificaron genéticamente las plantas para interrumpir la producción de proteínas PIN, las plantas se volvieron menos eficientes a la hora de dirigir el crecimiento de las raíces hacia abajo.

“Ahora que hemos comenzado a comprender qué necesitan las plantas en su crecimiento y que sirvan de anclaje estable para alcanzar nutrientes y agua en las capas profundas del suelo, eventualmente podremos encontrar formas de mejorar el crecimiento de los cultivos y otras plantas en zonas muy áridas áreas “, dijo Yuzhou Zhang, investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, en un comunicado de prensa. “La naturaleza es mucho más inteligente que nosotros; hay mucho que podemos aprender de las plantas que eventualmente nos pueden beneficiar”.

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Comentarios

Hola,
no sé si la naturaleza es más inteligente que nosotros, lo que sí tiene (o ha tenido) es más tiempo para probar muchas opciones. Nosotros vemos el resultado final porque ha sido exitoso.
Saludos,
Fred

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