La Fitoquímica

La Fitoquímica. Es la ciencia responsable del estudio de los componentes químicos de los vegetales se llama Fitoquímica.

La fitoquímica estudia cada grupo de la planta, desde la estructura química molecular hasta las propiedades biológicas de las plantas. Realiza relevamientos y análisis de los componentes químicos de las plantas, como los principios activos, olores, pigmentos, entre otros.

Los fitoquímicos se encuentran en diversos alimentos consumidos por los seres humanos, como verduras, frutas, verduras, cereales, semillas y sirven como protección contra diversas enfermedades como el cáncer y los problemas cardíacos.

Se cree que los fitoquímicos aparecieron hace miles de años, en un momento en que la Tierra tenía poco oxígeno libre en la atmósfera. En estos tiempos, las plantas que funcionan reteniendo dióxido de carbono y liberando oxígeno, han aumentado la composición del oxígeno liberado, contaminando su propio entorno con oxígeno reactivo. Para protegerse de este gas en grandes concentraciones, las plantas han desarrollado componentes antioxidantes, incluidos fotoquímicos. Debido a estos antioxidantes, las plantas sobreviven en un ambiente rico en oxígeno. Además, los fitoquímicos protegen a los vegetales contra hongos, bacterias y daño celular.

Clases principales de sustancias fitoquímicas:

• Terpenos: Los terpenos actúan como antioxidantes y forman una de las clases más grandes de fitoquímicos. Están presentes en una amplia variedad de alimentos vegetales. Los carotenoides, que son pigmentos vegetales amarillos, anaranjados y rojizos, son una subclase de terpenos. De los carotenoides existentes, los más prevalentes son: alfacaroteno, betacaroteno, betacriptoxantina, licopeno, luteína y zeaxantina, que se encuentran en papaya, albaricoque, mango, naranja, batata, maíz, fresas, zanahorias, tomates, perejil y espinacas.
• Fenoles: Como subclases de fenoles existen:
  • Tú flavonoides, que son pigmentos vegetales de color azul, azul rojizo y violeta, inhiben las enzimas responsables de la propagación de las glándulas cancerosas.
  • A quercitinas actúan reduciendo la formación de placas grasas en las arterias y combatiendo las alergias. Se encuentran en algunas frutas y principalmente en la cebolla.
  • A antocianinas son responsables del color rubí-violeta (pigmentos rojos azulados), presente en uvas, grosellas, cerezas, moras, frambuesas, jabuticaba, entre otros.
  • Tú isoflavonoides se encuentran en frijoles y otras legumbres y alimentos a base de soja. Actúan en la lucha contra el colesterol LDL (colesterol malo), diabetes, osteoporosis, enfermedades cardiovasculares, cáncer, entre otras.
• Tioles: Los tioles son fotoquímicos que contienen azufre y se encuentran en vegetales crucíferos como la coliflor, la col rizada, el repollo y el brócoli.
• Compuestos orgánicos de azufre: Se encuentran principalmente en familias de ajos. Se considera que el ajo protege contra las enfermedades cardiovasculares porque reduce la presión arterial y el colesterol.

La alternancia de generaciones es un fenómeno presente en el ciclo de vida de todas las plantas y también en algunas algas y hongos. Esta alternancia hace que durante la vida de la planta pase por una fase haploide, denominada gametofito, que se alternará con la generación diploide, conocida como esporofito. Una célula haploide tiene un solo conjunto de cromosomas (no), mientras que una célula diploide tiene dos conjuntos (2n).

La producción de gametos se ubica en el gametofito, donde el gameto masculino se une al gameto femenino para formar el cigoto, que dará origen al esporofito. A través de la meiosis, el esporofito produce esporas, que darán lugar a nuevos gametofitos, completando el ciclo. La diferencia entre esporas y gametos es que las esporas pueden dividirse directamente por mitosis y dar lugar a un nuevo individuo, mientras que los gametos solo pueden sufrir mitosis después de fusionarse con otro gameto.

En algunas algas, las formas haploides y diploides son morfológicamente iguales. Por lo tanto, la alternancia de generaciones en este grupo se clasifica como isomorfa. Cuando las formas de gametofito y esporofito no son idénticas, se dice que la alternancia es heteromórfica. Tal ciclo de vida ocurre en las plantas y en algunas algas pardas y rojas. Los detalles en la alternancia de generaciones ayudan a definir los principales grupos de plantas.

En los briófitos, la generación de gametofitos es la más desarrollada, y el esporofito crece encima del gametofito y depende de su nutrición para sobrevivir. En las traqueofitas (o plantas vasculares), la fase esporofítica se vuelve dominante, teniendo el gametofito básicamente la función de producción y fusión de gametos. Esta condición es extrema en las angiospermas, en las que el gametofito femenino se reduce a solo siete células, mientras que el gametofito masculino consta de solo tres células.

Una posible explicación del predominio de la generación esporofítica sobre la generación gametofítica en estas plantas es el aumento del número de cromosomas, lo que se refleja en un conjunto mayor de información genética. Por lo tanto, se cree que la diploidía podría permitir una expresión de la base genética del organismo durante el desarrollo.

Hay registros fósiles que datan de al menos 3.500 millones de años, que se encontraron en rocas en el oeste de Australia. Son fósiles de microorganismos filamentosos y relativamente simples que se asemejan a las bacterias modernas. Recientes teorías sobre el origen de los seres vivos en la Tierra apuntan a que los primeros seres surgieron a partir de moléculas orgánicas de un entorno aún hostil a la vida actual. Se cree que estas moléculas orgánicas fueron fuentes de energía para las primeras formas de vida en el planeta. A medida que la vida evolucionó, los organismos se volvieron más complejos, desarrollándose, reproduciéndose y transmitiendo características a las siguientes generaciones. El probable microorganismo que dio origen a los demás seres vivos fue unicelular, heterótrofo, procariótica y considerado de constitución simple, pues no existían orgánulos complejos como el aparato de Golgi o el retículo endoplásmico.

Sin embargo, la aparición de organismos autótrofos proporcionó la liberación de oxígeno a partir de la descomposición de las moléculas de agua durante la fotosíntesis y, por lo tanto, la transformación de la atmósfera del planeta. El origen de estos organismos tuvo lugar hace 2.100 millones de años. Se cree que el ambiente costero estuvo relacionado con la evolución de los organismos fotosintéticos, ya que estos ambientes eran ricos en nitratos y minerales, los cuales escasearon con el aumento de organismos en el medio acuático. Los organismos comenzaron a diversificarse y aumentó la complejidad, como los talos de las macroalgas que comenzaron a presentar estructuras de unión, o aquellas especializadas en el transporte de nutrientes.

Las primeras plantas terrestres que colonizaron el medio ambiente fueron los antocerotes, las hepáticas y los musgos (anteriormente denominados briófitos). Se supone que estos organismos, como todas las traqueofitas, surgieron de un ancestro del grupo de las algas verdes carofitas. Además de las similitudes moleculares, tenían tejidos producidos por un meristemo apical en común; ciclo de vida con alternancia de generaciones heteromorfas (diferentes formas entre gametofito y esporofito), con gametangios protegidos por pared celular; Embriones matrotróficos y esporas con pared de esporopolenina. Posteriormente, aparece el grupo de los helechos y las licofitas (antiguamente denominadas pteridofitas), las primeras plantas en presentar tejidos vasculares conocidos como xilema y floema. Estos tejidos fueron los responsables del éxito de las plantas en la colonización del medio terrestre. Las licófitos y los helechos fueron los responsables de los grandes cambios con respecto a las antiguas briófitas y traqueofitas. El gametofito (estructura haploide encargada de producir gametos en el ciclo de vida con alternancia de generaciones) se volvió efímero; mientras que el esporofito (estructura diploide encargada de producir esporas en el ciclo de vida con alternancia de generaciones) se volvió dominante. Aun así, los licófitos y los helechos tienen representantes homosporosos, cuyo ciclo de vida presenta un tipo de espora; mientras que otras plantas son heterosporosas, cuyo ciclo de vida tiene dos tipos de esporas. Probablemente, este último ciclo fue el responsable de la aparición de semillas en plantas como los pinos (gimnospermas). Según la historia evolutiva, el siguiente grupo pertenece a las angiospermas, plantas que producen flores y frutos. Tanto las gimnospermas como las angiospermas representan la fuente de alimento del mundo, tanto para los humanos como para otros tipos de organismos. Sin embargo, uno de los factores que contribuyeron al éxito de estos grupos en el medio terrestre fue la presencia de estructuras contra la desecación, la evolución de mecanismos relacionados con la polinización y la dispersión de semillas.

Las plantas avasculares, como los musgos y los antocerotes, fueron las primeras en aparecer.

Crecimiento y desarrollo de las plantas están relacionados con factores internos principalmente con hormonas vegetales (fitohormonas) y factores externos (luz, agua, temperatura, etc.).

Factores internos que influyen en el crecimiento (Fitohormonas):

• Auxinas: Procedentes de los meristemos de raíces y yemas, las auxinas actúan estimulando el crecimiento celular, alargando las raíces y tallos de las plantas y también actuando sobre el desarrollo de los frutos. El ácido indolacético es la principal auxina que se encuentra en las plantas, conocida por las siglas AIA y controla muchos procesos metabólicos en las plantas.
• Giberelinas: Procedentes de los cloroplastos y tejidos foliares, las giberelinas actúan estimulando la elongación de tallos y yemas, así como en el desarrollo del fruto. Tienen la característica de promover la germinación de semillas y estimular la floración de algunas plantas.
• Citocinas: presentes en diversos tejidos vegetales, las citocinas actúan estimulando la división celular, favoreciendo el desarrollo de las yemas laterales y retrasando el envejecimiento de las plantas.
• Etileno: El etileno se produce en los tejidos de raíces y hojas envejecidas. Actúa estimulando la abscisión de las hojas, favorece la maduración de los frutos y también inhibe el crecimiento de raíces y yemas laterales. Cuando los frutos comienzan el proceso de maduración, se producen estiletes, lo que hace que el proceso se acelere.
• Ácido abscísico: Producido en las hojas, el ácido abscísico actúa estimulando la abscisión de las hojas y también inhibiendo la germinación de semillas y el desarrollo de brotes. El ácido abscísico también favorece el cierre de las estomas (estructuras celulares encargadas del intercambio gaseoso de las plantas con el medio ambiente) en plantas con déficit hídrico.

Crecimiento vegetal y movimientos de curvatura:

• Fotoperiodismo: Son las respuestas del desarrollo de las plantas a un fotoperíodo dado (Tiempo necesario para la exposición a la luz).Las plantas se clasifican según el fotoperíodo en:
  • Plantas de día largo (LDP): este tipo de plantas florecen cuando se exponen a un fotoperíodo por encima de un valor crítico, llamado fotoperíodo crítico. Ejemplos: espinacas, rábano, avena, achicoria, etc.
  • Plantas de Día Corto (PDC): En este tipo de plantas, la floración se produce cuando se exponen a un fotoperiodo inferior a su fotoperiodo crítico. Ejemplos fresa, crisantemo, orquídeas, entre otros.
  • Plantas Indiferentes o Neutras: Estas plantas florecen independientemente de que el fotoperiodo sea corto o largo. Ejemplo: Maíz y tomate.
• Geotropismo: Es un tipo de movimiento orientado que tiene lugar en varias partes de las plantas. Puede ocurrir geotropismo positivo (crecimiento de las raíces en la dirección de la gravedad) o geotropismo negativo (crecimiento de los órganos aéreos en dirección opuesta a la fuerza de la gravedad).
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• Quimio tropismo: Es un tipo de movimiento orientado a una fuente de estímulo químico.
• Tigmotropismo: Es un tipo de movimiento donde las plantas crecen inclinadas, a través de un estímulo mecánico. Cuando las plantas entran en contacto con algún tipo de objeto consistente, crecen a su alrededor. Ejemplo: zarcillos
• Nastismo: Este tipo de movimiento no está orientado y no depende de la dirección ni del origen del estímulo.

Los principales natismos son:

• Fotonastismo: Son movimientos de los pétalos de las flores que se desplazan en curvatura hacia la base de la corola. Ejemplo: Dama de la noche
• Tigmonastismo y Quimionastismo: Estos movimientos ocurren en plantas insectívoras o plantas carnívoras, que en contacto con un insecto u otro animal pequeño, cierran sus hojas y debido a la presencia de enzimas digestivas matan y se alimentan de estos animales.

Esporofito es un término de origen griego que significa estructura diploide (2n) responsable de la producción de esporas; presentes en organismos cuyo ciclo de vida tiene alternancia de generaciones. Este tipo de ciclo se caracteriza por tener dos fases, una haploide (no) y otro diploide (2n). Se cree que la alternancia de generaciones surgió cuando el cigoto (2n) dividida por mitosis en lugar de meiosis, dando como resultado un individuo diploide. La alternancia de generaciones está bien documentada en embriofitas (plantas terrestres) y para algunas macroalgas (algas rojas, verdes y pardas). Para estos organismos la fase haploide (no) está representado por el gametofito, cuya función es la producción de gametos; mientras que la fase diploide (2n) está representado por el esporofito, responsable de la producción de esporas. Cuando las fases presentan diferencias morfológicas, como sucede en los embriofitos, se dice que el ciclo de vida es heteromórfica. Mientras que, para la mayoría de las algas, no hay diferencias y el ciclo de vida se conoce como isomorfo.

• La función principal del esporofito es producir esporas, que están formadas por células individuales capaces de dividirse por mitosis y dar lugar a organismos. Las esporas se consideran células reproductivas, que no requieren la fusión de otra célula para dar lugar a otro organismo, como sucede con los gametos. Las esporas se encuentran en las algas; otros protistas; hongos; antocerotes, hepáticas y musgos (anteriormente denominados briófitos), helechos y licófitos (anteriormente denominados pteridofitos).
• Al analizar la historia evolutiva de grupos de plantas verdes (incluidas las algas verdes), una de las características para la conquista del medio terrestre está relacionada con la transición del medio acuático al terrestre. Esta transición también involucra el ciclo de vida de los organismos, comenzando con los antocerotes, las hepáticas y los musgos que habitan principalmente en ambientes húmedos, ya que todavía necesitan agua para reproducirse. Como parte de este ciclo, el gametofito masculino libera anterozoides (no), las únicas células flageladas que nadan hasta llegar al óvulo, producido por el gametofito femenino (no). Después de la fecundación, el cigoto se forma2n), que se desarrolla en un embrión, permaneciendo dentro del gametofito y recibiendo nutrientes hasta diferenciarse en un esporofito joven. Por lo tanto, el esporofito (2n) es totalmente dependiente del gametofito (n), con una fase duradera y predominante sobre el esporofito. Cuando se comparan los antocerotes, las hepáticas y los musgos con otras plantas terrestres, existen muchas diferencias, comenzando por la morfología, ya que no tienen tejidos vasculares y, por lo tanto, se denominan plantas avasculares. De esta forma, se presentan como plantas rastreras alcanzando la mayoría los 10 cm de altura, pero hay registros de plantas que llegan hasta los 30 cm y raramente los 50 cm. Sin embargo, las primeras plantas en presentar tejidos vasculares fueron los helechos y las licofitas. La emergencia de estos tejidos favoreció la independencia del esporofito, que pasó a ser predominante en el ciclo de vida. Se cree que los primeros esporofitos que dominaron el medio ambiente provienen de plantas fósiles y que dichos esporofitos produjeron solo un tipo de espora y se mencionaron como plantas homosporosas. Muchos helechos y licofitos son homosporosos. Sin embargo, en el transcurso de la evolución, surgió otra condición, la heterosporía, que caracteriza a las plantas con esporofitos que producen dos tipos de esporas. Esta nueva condición apoya la idea de la aparición de plantas con semillas.
• Por lo tanto, al analizar la transición del gametofito dominante a la fase esporofítica, se observa una gran reducción del gametofito en las plantas con flores (angiospermas), donde los gametofitos se separan en grano de polen (microgametofito) y saco embrionario (megagametofito). El esporofito, ahora dominante e independiente del gametofito, es la parte observable de las plantas, como árboles, arbustos y helechos.

División Lycopodiophyta (o también Lycophyta)

A licofitas pertenece a División Lycopodiophyta (o también Lycophyta) e incluyen alrededor de 1200 especies (figura 1). Estas plantas tienen xilema y floema, es decir, tienen tejidos conductores. Además, presentan raíces, tallos y hojas, pero no presentan flores ni semillas, por lo que se les llama plantas vasculares sin semillas. Los tejidos conductores fueron importantes innovaciones evolutivas, contribuyendo a la ocupación del medio terrestre y también al aumento del crecimiento en altura de las plantas. Los grupos más comunes de licófitos son licópodos y el Selaginella.

Figura 1 – Representantes de la División Lycopodiophyta. (A) Lycopodia. (B) Selaginella.

Como en todas las plantas, los licófitos también presentan en su ciclo de vida una alternancia de generaciones, es decir, pasan por una fase haploide (norte), llamado gametofito, que se alterna con la generación diploide (2n), conocido como esporofito. Los gametos se producen en el gametofito, y en este lugar también se produce la fecundación, es decir, la unión del gameto femenino al gameto masculino formando el cigoto, que se dividirá y dará lugar al esporofito. El esporofito produce esporas por meiosis, que generarán nuevos gametofitos, completando el ciclo. A diferencia de las briofitas, en las licofitas predomina la fase esporofítica, que es más grande y compleja. El gametofito está poco desarrollado y contribuye a la nutrición del esporofito solo al comienzo de su crecimiento. Con la formación de raíces y hojas, el esporofito ya no depende del gametofito, que retrocede.

Los licópodos viven desde las regiones árticas hasta los trópicos, con muchas especies epífitas (plantas que viven en otras, pero no eliminan nutrientes, solo los usan como soporte) (Figura 1A). Como producen solo un tipo de espora, se clasifican como plantas homosporosas. El gametofito formado es bisexual, es decir, presenta tanto anteridas (lugares de síntesis de gametos masculinos) como arquegonos (lugares de síntesis de gametos femeninos). Dependiendo de la especie, el gametofito formado puede ser fotosintético o no. El agua es necesaria para que se produzca la fertilización, ya que el anterozoide (gameto masculino) nada hacia la oosfera (gameto femenino). El esporofito formado depende de la nutrición del gametofito, pero con el tiempo se vuelve independiente. El ciclo de vida de un licopodio se ilustra en la figura 2.

Figura 2 – Esquema del ciclo de vida de un licopodio. 

La mayoría de los licófitos pertenecen al grupo de Selaginella (Figura 1B). Aunque muchas crecen en áreas húmedas, algunas plantas pueden ocurrir en regiones secas como el desierto o la caatinga. En estos lugares, permanecen dormidos (en estado latente) y se reproducen solo en épocas de lluvia. Por esta característica, se les conoce como plantas revividoras o plantas de resurrección.

A diferencia del licopodio, el Selaginella se clasifica como heteroporato, es decir, tiene dos tipos de esporas. Las esporas se denominan microsporas y megasporas y se producen en el microsporangio y el megasporangio, respectivamente. Los microsporangios originan gametofitos masculinos, llamados microgametofitos, y los megasporangios forman gametofitos femeninos, llamados megagametofitos. Estos dos gametofitos son extremadamente reducidos en comparación con las estructuras de las plantas homosporadas.

La alternancia de generaciones es un fenómeno presente en el ciclo de vida de todas las plantas y también en algunas algas y hongos. Esta alternancia hace que durante la vida de la planta pase por una fase haploide, denominada gametofito, que se alternará con la generación diploide, conocida como esporofito. Una célula haploide tiene un solo conjunto de cromosomas (no), mientras que una célula diploide tiene dos conjuntos (2n).

La producción de gametos se ubica en el gametofito, donde el gameto masculino se une al gameto femenino para formar el cigoto, que dará origen al esporofito. A través de la meiosis, el esporofito produce esporas, que darán lugar a nuevos gametofitos, completando el ciclo. La diferencia entre esporas y gametos es que las esporas pueden dividirse directamente por mitosis y dar lugar a un nuevo individuo, mientras que los gametos solo pueden sufrir mitosis después de fusionarse con otro gameto.

En algunas algas, las formas haploides y diploides son morfológicamente iguales. Por lo tanto, la alternancia de generaciones en este grupo se clasifica como isomorfa. Cuando las formas de gametofito y esporofito no son idénticas, se dice que la alternancia es heteromórfica. Tal ciclo de vida ocurre en las plantas y en algunas algas pardas y rojas. Los detalles en la alternancia de generaciones ayudan a definir los principales grupos de plantas.

En los briófitos, la generación de gametofitos es la más desarrollada, y el esporofito crece encima del gametofito y depende de su nutrición para sobrevivir. En las traqueofitas (o plantas vasculares), la fase esporofítica se vuelve dominante, teniendo el gametofito básicamente la función de producción y fusión de gametos. Esta condición es extrema en las angiospermas, en las que el gametofito femenino se reduce a solo siete células, mientras que el gametofito masculino consta de solo tres células.

Una posible explicación del predominio de la generación esporofítica sobre la generación gametofítica en estas plantas es el aumento del número de cromosomas, lo que se refleja en un conjunto mayor de información genética. Por lo tanto, se cree que la diploidía podría permitir una expresión de la base genética del organismo durante el desarrollo.

Las coníferas o División de coniferofitas, pertenecen al grupo de las gimnospermas. Las gimnospermas son plantas vasculares que tienen semillas, pero no flores ni frutos. Estas plantas ya no dependen directamente del agua para reproducirse. El grupo de las coníferas tiene el mayor número de especies entre las gimnospermas, incluyendo araucarias, pinos, abetos, piceas, secoyas y cipreses. Suelen ubicarse en regiones frías, formando grandes bosques en las zonas templadas del hemisferio norte. El pino Paraná o araucaria (araucaria angustifolia) es una gimnosperma que se encuentra en el sur de Brasil (Figura 1). Esta especie produce una semilla comestible, el pinhão (Figura 2), muy apreciada tanto por humanos como por animales.

Figura 1: Individuo adulto de araucaria.

Figura 2. Detalle de la semilla comestible de araucaria, llamada pinhão.

Reproducción

Como en todas las gimnospermas, en las coníferas la generación esporofítica (2n) prevalece sobre el gametofito (no). Las estructuras reproductivas se organizan casi siempre en estróbilos, a los que popularmente se les conoce como conos o piñas. En muchas especies las hojas son alargadas y con forma de aguja, llamadas agujas. En los pinos se agrupan en manojos, cada uno con un número determinado de agujas, que puede variar entre una y ocho, según la especie. Ciertas características de las hojas de las coníferas muestran adaptaciones a las condiciones ambientales de escasez de agua, como una gruesa cutícula que recubre la epidermis y las estomas ubicadas en la superficie abaxial (parte inferior).

Los pinos del género pino se encuentran entre las coníferas más conocidas, por lo que se utilizarán como ejemplos para el ciclo de vida de este grupo (Figuras 3 y 4). Estas plantas son monoicas, es decir, tanto los estróbilos masculinos (microsporangios) como los femeninos (megasporangios) están presentes en el mismo individuo, y estas estructuras son responsables de la producción de microsporas y megasporas, respectivamente. Las esporas de las gimnospermas y las angiospermas se retienen en el esporofito y no se liberan como en las plantas vasculares sin semillas.

Figuras 3 y 4: Representantes de coníferas. Individuo adulto de pino (izquierda). Estróbilos macho (flechas) y hembra en pinos (derecha).

Cada microspora formada dará lugar al gametofito masculino, también conocido como grano de polen. Es una estructura muy pequeña, compuesta por solo cuatro celdas, que quedan protegidas por la pared de esporas. En los strobiles femeninos hay un tejido de cobertura (2n) llamado tegumento, que protege al megasporangio. En el tegumento hay una abertura, llamada micropilo, por donde penetran los granos de polen. Dentro del megasporangio hay un tejido nutritivo conocido como nucela (2n) y una célula diploide que sufre meiosis y da lugar a cuatro células haploides, tres de las cuales degeneran y solo una es viable.

La polinización ocurre cuando los granos de polen se liberan del microsporangio y son transportados por el viento. Este tipo de polinización se llama anemofilia. La megaspora se desarrolla en el interior del óvulo, dando lugar al gametofito femenino, que se diferencia en la región próxima al micrópilo en un arquegonio que contiene un óvulo. El grano de polen germina y forma una estructura alargada, llamada tubo polínico, que crece hacia el arquegonio. Una de las células del grano de polen, la célula generativa, se divide por mitosis, formando los dos gametos masculinos, que en las coníferas no tienen flagelos. Estas células penetran en el tubo polínico y una de ellas fecunda el óvulo, dando lugar al cigoto, mientras que la otra degenera.

El cigoto se convierte en el embrión, que permanece dentro del megagametofito. Este comienza a acumular reservas nutritivas y alrededor de él se desarrolla un caparazón duro. Estas estructuras dan origen a la semilla, que será liberada cuando esté madura. Al caer al suelo, si las condiciones son favorables, la semilla germinará y dará lugar a una nueva planta, reiniciando el ciclo. El ciclo de vida del pino se ilustra en la Figura 5.

Figura 5 – Ciclo de vida del pino, una conífera.

Las cícadas

Pertenecen a la División Cycadophyta, aparecieron hace al menos 250 millones de años, durante el período Pérmico, y fueron muy abundantes en la era Mesozoica (Figura 1). Se encuentran en regiones tropicales y subtropicales. Forman parte del grupo de las gimnospermas, plantas vasculares que tienen semillas, pero no tienen flores ni frutos. En estas plantas ya no existe una dependencia directa del agua para la reproducción, como ocurría en las plantas vasculares sin semillas. La mayoría de las cícadas son plantas grandes, que alcanzan más de 18 metros de altura. Sus hojas se distribuyen en el ápice del tallo, formando una corona, asemejándose a las palmeras. Sin embargo, en las cícadas existe un verdadero crecimiento secundario, aunque lento, que no está presente en las palmeras.

Figura 1. Una gimnosperma del grupo de las cícadas. individuo adulto. Nótese el parecido con una palmera. Esta planta es muy utilizada en paisajismo.

Como en todas las gimnospermas, en las cícadas la generación esporofítica (2n) prevalece sobre el gametofito (no). Las estructuras reproductivas se organizan casi siempre en estróbilos, a los que popularmente se les conoce como conos o piñas. Estas plantas son dioicas, es decir, las estructuras reproductivas masculinas y femeninas se forman en individuos diferentes. Los estróbilos masculinos (microsporangios) y femeninos (megasporangios) se agrupan cerca del ápice del tallo, siendo responsables de la producción de microsporas y megasporas, respectivamente (Figuras 2 y 3). En las cícadas, los gametos masculinos son multiflagelados y nadan hacia el óvulo (gameto femenino) para que ocurra la fertilización.

Figura 2. Estróbilos femeninos.

Figura 3. Estróbilos masculinos.

La polinización, es decir, el transporte del grano de polen al óvulo de las plantas hembra, suele ser realizada por insectos. Los escarabajos de varias especies a menudo se asocian con strobiles machos en varias cícadas. Se cree que esta relación con los insectos estuvo presente a lo largo de la historia de vida de estas plantas, tanto es así que actualmente casi todas las especies son polinizadas por insectos.

Los gnetófitos de la División gnetofita

La gnetofitas de la División gnetofita, pertenecen al grupo de las gimnospermas. Las gimnospermas son plantas vasculares que tienen semillas, pero las flores y los frutos no están presentes. Representan un importante avance evolutivo, ya que fueron las primeras plantas en producir una estructura protectora para el embrión (la semilla), además de no depender directamente del agua para su reproducción.

Hay alrededor de 70 especies pertenecientes a los gnetofitos, que comprenden solo tres géneros: Gnetum, efedra y Welwitschiales. Gnetum se encuentran en los bosques tropicales y subtropicales, estando formados por árboles o enredaderas con hojas grandes y coriáceas, mostrando similitudes con las dicotiledóneas (Figura 1). Sus semillas son carnosas y, junto con las hojas, se utilizan en la cocina (Figura 1B). Además, presentan varios compuestos bioactivos con propiedades medicinales.

Figura 1 – Gnetum, uno de los tres géneros pertenecientes al Phylum Gnetophyta. (A) Individuo adulto. (B) Detalle de sus semillas carnosas.

La mayoría de las especies de efedra se encuentran en regiones desérticas y árticas (Figura 2). Están formados por arbustos muy ramificados, con hojas pequeñas y escamosas. Las ramas son articuladas, con nudos y entrenudos bien delimitados. Algunas especies producen alcaloides, que son sustancias utilizadas en el tratamiento de diversas enfermedades. Los extractos elaborados a partir de estas plantas se utilizan desde hace más de 5.000 años en la medicina oriental para tratar gripes, resfriados, tos, fiebre, entre otros.

Figura 2 – Ephedra, uno de los tres géneros pertenecientes al Phylum Gnetophyta. (A) Individuo adulto. Nótense las ramas articuladas en el tallo, con nudos y entrenudos delimitados. (B) Detalle del estróbilo.

Welwitschia es una de las plantas más excéntricas que se conocen (Figura 3). Ocurre en la costa desértica del suroeste de África, en Angola, Namibia y Sudáfrica. Gran parte de su tronco está enterrado en el suelo, dejando al descubierto sólo una parte circular, que es la encargada de producir las dos únicas hojas de esta especie. Eventualmente, pueden aparecer una o dos hojas adicionales. Estas hojas tienen forma de cinta y crecen a lo largo de la vida de la planta. Con el tiempo, se dividen a lo largo, por lo que las plantas más viejas parecen tener una gran cantidad de hojas. Welwitschia Es dioica y es polinizada por insectos.

Figura 3A – Welwitschiales mirabilis.

Figura estróbilos masculinos.

La ginkgophyta

La ginkgophyta es la división perteneciente al grupo de las gimnospermas que tienen como característica común las semillas desnudas, es decir, las plantas que no tienen frutos.

Con su registro desde el período Pérmico (hace unos 270 millones de años), actualmente tiene un solo género y una especie, el Ginkgo biloba considerado un fósil viviente. Sus características apenas han cambiado en los últimos 80 millones de años, pero ya no crece espontáneamente en todo el mundo, y se conserva alrededor de parques y jardines de templos en China y Japón. En los últimos 200 años, se han introducido plántulas en otras partes del mundo y se ha adaptado bien a parques y jardines en regiones templadas.

La planta es súper resistente a la contaminación, por lo que se encuentra ampliamente en áreas urbanas. Por haber sobrevivido a los ataques de Hiroshima y Nagasaki y haber brotado en una tierra totalmente devastada por las radiaciones, es considerado un símbolo de paz y longevidad en la cultura oriental.

Ginkgo biloba.

Características

Árbol majestuoso y vistoso, de crecimiento lento debido a su crecimiento secundario, lo que hace que el tallo aumente su circunferencia. De tamaño grande, puede medir de 20 a 30 metros de altura.

Sus hojas son súper características, presentando hojas enteras en las ramas más pequeñas y en las ramas más largas una lámina lobulada en abanico (flabeliformes) e inervación dicotómica. Además, son de hoja caduca, es decir, se vuelven doradas y se caen en otoño.

Son árboles dioicos como la Cica (sagú de jardín), teniendo árboles femeninos y masculinos. En los árboles hembra, sus huevos nacen en parejas sobre ramas cortas, que en otoño producen semillas carnosas, de color amarillo pálido y con un olor desagradable debido a la presencia de ácido butanoico, que recuerda a la mantequilla rancia. Sin embargo, su piedra tiene un olor a pescado y es muy popular en la cocina japonesa y china.

En los árboles machos encontraremos los microsporangios (órgano masculino de la planta) que albergan los microgametofitos (polen – gametos) que serán dispersados ​​por el viento.

Cuando entra en contacto con el óvulo, el polen es transportado por un tubo polínico no ramificado a una cámara llamada nucela, donde el microgametofito forma un sistema haustorial, pero que no daña las células de la nucela. Este sistema genera una estructura en forma de escama que tiene 2 grandes espermatozoides flagelados, que con su ruptura se liberan y van al encuentro del óvulo para fecundarlo.

Curiosidades y aplicaciones medicinales

• En algunas partes del mundo, solo vemos el cultivo de árboles machos, debido al olor característico de las semillas que sueltan los árboles hembras.
• Por su alta resistencia a la contaminación, enfermedades y ataques de insectos, sus árboles son los mejores para ser plantados en áreas urbanas, especialmente en avenidas principales.
• Ginkgo es el árbol oficial de la ciudad de Kumamoto en Japón y sus hojas forman el símbolo de la Universidad de Tokio, que es famosa por sus numerosos árboles de ginkgo.
• Esta especie también es muy utilizada en las artes del penjing y el bonsái, ya que consiguen mantenerse pequeños de forma artificial y durante mucho tiempo.
• Sus hojas poseen sustancias que aumentan la circulación sanguínea, principalmente a los tejidos del cerebro, ayudando a problemas de memoria y mareos.
• Posee sustancias capaces de captar los radicales libres, con efecto antioxidante que ayuda a retrasar el envejecimiento celular.
• También tiene acción contra la alopecia (pérdida de cabello) y la calvicie; enfermedades bronquiales, migraña, disfunción eréctil por mala circulación, problemas de visión (glaucoma y degeneración macular) y depresión.

Característica de comportamiento de las plantas

Esta característica de comportamiento de las plantas comenzó a ser explicada a principios del siglo XX por los científicos estadounidenses Wightman Wells Garner y Harry Ardell Allard y recibió el nombre

de fotoperiodismo.

Garner y Allard iniciaron sus estudios con plantas de una especie de soja y una especie de tabaco, lo que les permitió constatar que la floración de estas variedades solo ocurría cuando el período iluminado del día era menor a un cierto número de horas. Al analizar otras especies, los científicos llegaron a la conclusión de que la influencia del fotoperiodismo en el proceso de floración varía según la especie y que las plantas se pueden clasificar, básicamente, en tres tipos en cuanto al comportamiento de floración:

• Plantas de día corto: son aquellas que florecen cuando el período iluminado dura menos de una determinada cantidad de horas, lo que se denomina fotoperiodo crítico. Por lo general, estas plantas florecen a principios de otoño o primavera, como es el caso de la fresa.
• Plantas de día largo: son plantas que florecen cuando el período de luz dura más que el fotoperíodo crítico. Generalmente, estas plantas florecen en verano, al igual que la lechuga y la espinaca.
• Plantas indiferentes: son plantas cuya floración no depende del fotoperiodismo. En situaciones como estas, la floración se produce a través de otros estímulos, como el tomate y las judías verdes.

Actualmente, se sabe que, de hecho, lo que interfiere en el fotoperíodo no es el período de iluminación, sino el período ininterrumpido de oscuridad en relación al período iluminado. Por tanto, sería más apropiado clasificar las plantas como plantas de noche larga y no como plantas de día corto, por ejemplo.

El fenómeno del fotoperiodismo está dictado por la actuación del fitocromo, una proteína azul verdosa que controla la floración de varias especies de plantas. Una molécula de fitocromo es capaz de adquirir dos formas interconvertibles, es decir, que pueden transformarse entre sí: el fitocromo Pr es el fitocromo Pfr. El fitocromo Pr se convierte en fitocromo Pfr cuando absorbe luz roja con una longitud de onda de aproximadamente 660 nm. El fitocromo Pfr, a su vez, se convierte en fitocromo Pr, cuando absorbe luz roja de una longitud de onda ligeramente más larga, en el rango de 730 nm, o en la oscuridad (conversión lenta).

En plantas de días cortos, el fitocromo Pfr actúa como inhibidor de la floración. Por lo tanto, florecen solo durante las estaciones en las que las noches son largas, porque, durante el período prolongado de oscuridad, el fitocromo Pfr cambia a fitocromo Pr, dejando de inhibir la floración. En plantas de día largo, Pfr es responsable de inducir la floración. De esta manera, las plantas florecen solo en breves períodos de oscuridad, por lo que no es posible convertir completamente el fitocromo Pfr en Pr (que inhibiría la floración). En los períodos del año en que las noches son largas, las plantas de días largos no pueden florecer porque todo el fitocromo Pfr se convierte en Pr, lo que hace imposible inducir la floración. En términos generales, el término fotoperiodismo se utiliza ahora para explicar cualquier respuesta biológica que esté influenciada por la relación entre la duración del período iluminado y el período de oscuridad dentro de un ciclo de 24 horas, no solo para las plantas, sino para todas las formas de la vida.