Una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Toronto U of T ofrece nuevas ideas sobre por qué y cómo las plantas polinizadas por el viento han evolucionado a partir de antepasados polinizados por insectos.
Las primeras plantas de semillas dependían del viento para transportar el polen entre las plantas, pero hace unos 100 millones de años, las plantas con flores evolucionaron para atraer insectos que podían transferir el polen con mayor precisión que las corrientes de aire aleatorias. Aunque la polinización de insectos es más económica, desde entonces numerosos linajes lo han hecho.volvió a la polinización por viento, dejando a muchos biólogos preguntarse por qué sucedería eso dado el éxito de la polinización por insectos. Esta aparente paradoja dejó perplejo incluso a Charles Darwin, y aún hoy, se sabe poco acerca de las condiciones que inician esta transición.
En un estudio publicado este mes en Actas de la Royal Society B , los investigadores describen por primera vez un mecanismo que impulsa esta reversión que involucra la vibración de los estambres, los órganos de las flores que contienen polen.
"Descubrimos que las plantas en las cuales los estambres vibran más vigorosamente en el viento, dispersan el polen por el viento más fácilmente, y que esta característica de los estambres se ve favorecida en condiciones donde las plantas reciben pocas visitas de los polinizadores", dijo el autor principal, David Timerman, PhDcandidato que trabaja con el biólogo evolutivo Spencer Barrett en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Facultad de Artes y Ciencias de la U de T.
El descubrimiento ayuda a explicar los orígenes de la polinización por viento, que está representada en aproximadamente el 10 por ciento de las especies de plantas con flores.
"También puede ser útil para comprender cómo las plantas enfrentarán una reducción en los servicios de polinizadores debido al colapso global de las poblaciones de polinizadores silvestres", dijo Timerman.
Las estructuras reproductivas de las plantas con flores son las más diversas de cualquier grupo de organismos vivos. Las flores varían ampliamente en tamaño, forma y estructura, y gran parte de esta diversidad está relacionada con los modos de polinización. Las especies polinizadas por el viento han desarrollado conjuntos similares de forma independientede rasgos florales adaptados para liberar, dispersar y capturar polen en el aire. Uno de estos rasgos involucra largos estambres flexibles que vibran notablemente en el viento en relación con especies relacionadas polinizadas por insectos.
Por qué y cómo la polinización del viento ha evolucionado en las plantas con flores a partir de la polinización animal es una pregunta fundamental de larga data en la biología evolutiva de las plantas. Mientras que la polinización por el viento ha evolucionado de la polinización de los animales en al menos 65 ocasiones en plantas con flores: árboles, ambrosíay muchos pastos entre ellos: los mecanismos involucrados en la transición no se comprenden bien.
Los científicos han sostenido durante mucho tiempo que las plantas polinizadas por el viento están 'diseñadas aerodinámicamente' para una dispersión eficiente del polen. Pero en comparación con las especies polinizadas por animales, pocos estudios han investigado la función de los rasgos florales asociados con la polinización por el viento. Además, las modificaciones delas flores requeridas para el cambio evolutivo de la polinización por insectos a viento no se han estudiado porque hasta ahora, no se han realizado experimentos con especies de transición polinizadas por el viento y los insectos
"Tomamos un enfoque novedoso para este problema aplicando biomecánica para comprender los procesos clave involucrados en las primeras etapas de esta transición, y el trabajo proporcionó varias ideas novedosas", dijo Timerman.
Timerman y Barrett examinaron el problema en una especie llamada Thalictrum pubescens, de la familia de los ranúnculos. La planta es una especie ambófila, lo que significa que es polinizada por insectos y viento. Como tal, especulan que la especie probablemente representa un estado de transiciónen la evolución de la polinización del viento.
Timerman usó un agitador electrodinámico para aplicar vibración controlada a los estambres para medir su frecuencia natural de vibración, luego usó un túnel de viento personalizado para investigar cómo la frecuencia natural de vibración influye en la liberación de polen. Timerman también realizó un experimento de campo manipulador en Ude la Reserva Científica Koffler de T para confirmar si la selección natural actúa de manera diferente sobre las propiedades del estambre en presencia o ausencia de polinizadores de insectos.
Timerman midió la variación en la frecuencia natural de la vibración del estambre en nueve poblaciones, y evaluó la repetibilidad de la frecuencia de vibración durante temporadas de crecimiento consecutivas. Con todos los datos que recopilaron, los investigadores analizaron el efecto de este parámetro en la liberación de polen en eltúnel de viento, así como el éxito reproductivo masculino de plantas en el campo con y sin polinizadores.
"La reproducción exitosa fue mayor para las plantas cuyos estambres vibraron a una frecuencia más baja cuando los polinizadores estaban ausentes, pero esta ventaja disminuyó cuando los polinizadores estuvieron presentes", dijo Timerman. "Nuestro análisis biomecánico de la interfaz viento-flor ha identificado esta característica natural".como un rasgo clave para comprender las primeras etapas de la transición de la polinización por insectos a viento ".
Timerman dice que cuando los polinizadores de animales no brindan servicios de polinización adecuados, la selección natural debe favorecer a las personas con estambres flexibles que vibran fácilmente, liberando polen al aire.
"El viento es obviamente un agente más consistente para la dispersión del polen que depender de insectos cuyos tamaños y comportamientos de población fluctúan en el tiempo y el espacio", dice Timerman. "Además, muchos aspectos del cambio ambiental global están interrumpiendo el servicio de polinizadores a las plantas silvestres, lo que lleva aa lo que se ha denominado 'la crisis de polinización'.
"Estas situaciones podrían favorecer la evolución de la polinización del viento a través del mecanismo que hemos descubierto"
El apoyo para la investigación fue proporcionado por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá.
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Materiales proporcionados por Universidad de Toronto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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