¿Cómo se defienden las plantas de sus atacantes?

Monotropsis odorata

Las plantas no pueden huir, ni morder, pero eso no significa que consientan alegremente que los animales y otros parásitos, como hongos o bacterias, las consuman.

Usan una sorprendente variedad de recursos defensivos, que incluyen sobornos a los atacantes, alianzas con otros organismos o complicadas respuestas celulares que guardan semejanzas con las del sistema inmunitario de los animales.

El principal mecanismo de defensa de las plantas es químico: las plantas suelen presentar una gran variedad de sustancias irritantes, repulsivas o venenosas para los herbívoros. La hiedra venenosa de Norteamérica, por ejemplo, produce violentas reacciones inflamatorias en la piel al más leve contacto. Algunas plantas han desarrollado el equivalente a los dientes venenosos de los animales: los pelos de las ortigas son diminutas agujas hipodérmicas de sílice que se rompen y se clavan en la piel al primer contacto e inyectan el contenido de una ampolla que presentan en la base (sustancias inductoras de la inflamación, como la histamina, que está involucrada en la respuesta alérgica). Por cierto, un truco para poder coger las ortigas es apretar los tallos con la yema de los dedos de plano (lo peor es un roce lateral).

Muchas plantas están armadas con feroces espinas, capaces de disuadir a la mayoría de sus posibles consumidores (aunque animales como la jirafa o el antílope gerenuk están especializados en hurgar entre las espinas de las acacias y coger las hojas con sus labios correosos). Las espinas suelen presentarse preferentemente en las plantas jóvenes y en las hojas más bajas de los árboles (por ejemplo, la encina o el acebo tienen varias clases de hojas, siendo las más espinosas las de las partes bajas). También plantas de una misma especie suelen presentar muchas más espinas en lugares donde el ganado es abundante que en otros lugares con escasez de él.

En lugares áridos, el porcentaje de plantas espinosas es mucho más elevado (pensemos por ejemplo en los cactus). En estos lugares la biomasa es escasa y cualquier fuente de alimento y de agua es muy codiciada por los animales, por lo que las plantas tienen mayor necesidad de defenderse de ellos. Además, el crecimiento vegetal es lento por la falta de agua y la planta no puede permitirse la regeneración de las partes consumidas por los animales. El desierto es un ambiente inhóspito donde todo es muy caro: las plantas son espinosas y los animales venenosos (los depredadores no pueden permitir que la única presa que consiguen morder en varios días se les escape).

Otras plantas, como las gramíneas, se han hecho resistentes a la depredación acumulando gran cantidad de sílice en sus hojas y tallos, que provoca un gran desgaste dentario en los herbívoros. También se han adaptado desarrollando la capacidad de crecer a partir de la base del tallo, en lugar de a partir de las zonas apicales, como la mayoría de las plantas. Así, pueden rebrotar aunque hayan sido cortadas. Algunas hierbas de otras familias acumulan cristales de oxalato, que pueden dañar los riñones de los animales.

Recientemente se ha comprobado que las plantas presentan una respuesta inmunitaria rudimentaria que actúa frente al ataque de hongos, por ejemplo. Existe una primera línea de defensa que consiste en la síntesis de proteínas que actúan contra los invasores, pero si esto falla se activa una segunda línea, que opera induciendo el suicidio de las células afectadas por la infección para salvaguardar el resto de la planta. También se han descrito casos de sustancias emitidas al ambiente por plantas atacadas por plagas, que podrían actuar alertando a plantas de la misma especie de las cercanías para que se preparen ante el ataque.

Las sustancias emitidas por plantas atacadas pueden reclutar a otros organismos para que las defiendan. Algunas plantas invadidas por orugas se defienden emitiendo sustancias volátiles atractivas para ciertas avispas parásitas que ponen sus huevos sobre las orugas. Otras plantas pagan a un ejército profesional extraordinariamente aguerrido y disciplinado: el de las hormigas. Varias especies de acacias ofrecen a las hormigas alojamiento en sus espinas huecas, sustancias azucaradas segregadas por sus hojas e incluso unos pegotes alimenticios que se presentan al final de cada división de la hoja. A cambio, las hormigas atacan a cualquier insecto que pretenda alimentarse de la planta, y también, a cualquier rama de un árbol vecino que se acerque demasiado a la acacia y a las plantitas de posibles competidores que se atrevan a germinar cerca de su tronco. Algunas especies de plantas que viven sobre los árboles tropicales, donde no hay suelo, fabrican auténticos hormigueros con varias cámaras en sus tallos ensanchados, donde alojan grandes colonias de hormigas, que protegen a las plantas y las nutren con sus desechos orgánicos.

Las agallas son una especie de soborno o tributo que muchas plantas ofrecen a ácaros o insectos atacantes. Las agallas son estructuras anormales de tejido vegetal que se desarrollan en respuesta a la picadura o presencia de un insecto. La planta genera un receptáculo, muchas veces con aspecto de fruto, rico en sustancias alimenticias, donde suelen desarrollarse las fases larvarias de los atacantes. El significado biológico de las agallas es un poco enigmático, ya que casi todas las ventajas parecen ser para el animal: sus larvas se desarrollan en un entorno confortable, protegido de depredadores y bien provistas de alimento. Parece que las plantas crean la agalla para que el ataque del insecto quede controlado y localizado en ella, sin que se extienda por otras partes de la planta y pueda ocasionar daños más graves. Esta interacción ecológica, que podemos observar fácilmente en los rosales o en robles y encinas, que presentan agallas muy llamativas, se suele dar entre grupos de plantas y animales muy específicos, lo que sugiere una historia evolutiva reciente y un alto grado de refinamiento y especialización.

Otra estrategia que usan las plantas para defenderse de sus enemigos es el engaño. Ciertas mariposas no ponen sus huevos en una hoja de una planta que ya tenga otros huevos de la especie. Algunas plantas crean manchas o bultitos amarillos en sus hojas que parecen huevos, con lo que disuaden a las mariposas de depositarlos en ellas. Recientmente se ha descubierto en los bosques de Ecuador que otra planta se “hace la enferma”, para resultar menos atractiva para sus insectos depredadores. Despoja a algunas de las células de sus hojas de clorofila para crear patrones similares a los surcos de una larva que va consumiendo la hoja por dentro. Los insectos no ponen sus huevos en estas hojas porque creen que la mayoría de los recursos ya han sido consumidos por las supuestas larvas y sus larvas tendrán que entrar en competencia con éstas. El experimento de dibujar manchas en las hojas con lápiz corrector blanco dió el mismo resultado de disuadir a los insectos fitófagos, lo que sugiere que las plantas encuentran una ventaja en esta estrategia, a pesar de perder parte de su capacidad fotosintética.

El camuflaje es una táctica ampliamente usada por los animales para evitar a sus depredadores, pero no solemos asociarlo a las plantas, que normalmente constituyen el fondo del paisaje.

En un nuevo estudio, Matthew Klooster de la Universidad de Harvard y sus colegas investigaron si las brácteas desecadas en una rara planta de bosque, Monotropsis odorata, podrían tener una función de camuflaje.

La Monotropsis odorata depende exclusivamente de un hongo micorrizal, que se asocia con sus raíces, para todos los recursos que necesita. Debido a que esta planta no necesita la pigmentación fotosintética (coloración verde) para producir su propia energía, es libre de adoptar coloraciones muy diversas.

Utilizando una gran población de Monotropsis odorata, Klooster y sus colegas eliminaron las brácteas desecadas de algunas de esas plantas. Las brácteas son de un color marrón que se asemeja al de la hojarasca. Los investigadores descubrieron que las brácteas de esas plantas funcionan como camuflaje, haciendo que el vegetal sea confundido con su entorno. Además, demostraron experimentalmente que este camuflaje realmente sí puede ocultar a la planta de sus depredadores, y aumentar así sus posibilidades de reproducción. Las plantas con brácteas intactas sufrieron sólo una cuarta parte de los daños causados por los herbívoros y produjeron un porcentaje mayor de frutos maduros en comparación con las plantas a las que las brácteas les fueron retiradas.

Para saber más:

Podéis leer este interesante artículo de Ek del Val y Rodolfo Dirzo sobre las asociaciones entre plantas y hormigas: "Mirmecofilia: las plantas con ejército propio".

¿Por qué viven más las hembras que los machos?

La naturaleza es feminista. La esperanza de vida de los machos es menor: desarrollamos una feroz competencia intrasexual, realizamos ostentaciones arriesgadas, tenemos que dedicar más tiempo y energía al cortejo, estamos peor preparados frente a enfermedades...

Además, los machos sufrimos incontables penurias para aparearnos. En muchas especies, mientras que casi todas las hembras se aparean, sólo lo consigue un porcentaje muy reducido de machos. Las hembras son casi siempre las que escogen a su compañero sexual. Definitivamente, los machos somos biológicamente menos valiosos.

Por ejemplo, en los ciervos, los machos viven bastante menos que las hembras. El macho debe dedicar una gran parte de su energía a renovar su impresionante cornamenta cada año y a extenuarse en constantes peleas con sus rivales. Cuando un macho dominante envejece, sufre continuos embates de sus competidores más jóvenes. La gran cantidad de calcio que dedica a los cuernos hace que su dentadura se desgaste fácilmente. En casi todos los animales, las hembras viven más que los machos, aunque los de hámsters, cobayas y lobos viven tanto como las hembras.

En el caso del ser humano, casi desde que existen los registros de población, allá por el año 1500, las cifras indican que las mujeres viven entre cinco y 10 años más que los hombres. Incluso cuando dar a luz suponía todo un riesgo por las malas condiciones higiénicas y sanitarias, la longevidad femenina era superior, como demuestran los registros de 1751 que se conservan en Suecia.

Hoy día, sólo allí donde la discriminación sexual es algo rutinario, como en Bangladesh, India o Pakistán, ellas viven menos tiempo. Sin embargo, las razones de este fenómeno no están del todo claras y los científicos apuntan varias posibilidades:

- Los biólogos evolucionistas consideran que la naturaleza otorga a las hembras 'puntos extra' por la sencilla razón de que ellas son quienes deben asegurar la supervivencia de la especie. Las hembras cuidan de la prole y la mayoría de los machos no. Por ello, las hembras soportan una presión selectiva mayor para conservar sus cuerpos sanos durante más tiempo que los machos. La longevidad femenina es más necesaria que la masculina.

Un ejemplo muy llamativo de esto es el de Antechinus stuartii, una rata marsupial australiana, que presenta una reproducción explosiva. A medida que se acerca la época de celo en agosto, los niveles de testosterona van subiendo hasta alcanzar un máximo a finales de julio. Al mismo tiempo aumenta el tamaño de las cápsulas suprarrenales que liberan a la sangre hormonas corticosteroides. Son algunos signos de que se encuentran en enorme tensión y exitación fisiológica. Pronto empiezan las violentas batallas para poder aparearse con las hembras. Una vez finalizados los acoplamientos, los machos presentan un estado lamentable. Además de las heridas de guerra, muchos de ellos tienen úlceras de estómago por las que sangran mucho. Sus sistemas inmunitarios están muy debilitados, por lo que muchos son presa de parásitos. Casi todos morirán en los días siguientes. Las hembras también están muy debilitadas, pero consiguen sobrevivir para criar a sus retoños.

- Influencia de las hormonas: la culpable de que los varones se suiciden cinco veces más que las mujeres y sean víctimas de accidentes de tráfico o muertes violentas más a menudo es la testosterona. Esta hormona masculina lleva a niños y hombres a alcanzar grandes niveles de actividad física, agresividad y competitividad que acortan sus expectativas de vida.
La testosterona también eleva los niveles de 'colesterol malo' en sangre, que aumenta sus posibilidades de padecer una cardiopatía o un infarto cerebrovascular. Por el contrario, los estrógenos, hormonas femeninas, elevan el colesterol bueno y existen ensayos que aseguran que estas sustancias ejercen un cierto efecto protector sobre su corazón.

Los machos castrados viven más que los no castrados en casi todas las especies animales. Esto se debería a la menor producción de testosterona, que se sintetiza sobre todo en los testículos.Todo parece indicar que los eunucos humanos viven más que sus hermanos intactos, aunque no hay datos definitivos sobre este asunto.

- Mientras las mujeres tienen dos cromosomas X, los hombres tienen un cromosoma X y otro Y, con muchos menos genes y además la mayoría ligados a la fertilidad masculina y el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios. Si algún gen importante del cromosoma X sufre algún tipo de daño, los varones carecen de capacidad para sustituir sus funciones. Esto les convierte en más vulnerables a varias enfermedades (como es el caso de la hemofilia), provocadas por mutaciones en el cromosoma X. Ellas, por el contrario, pueden contar con el otro cromosoma X para suplir sus funciones. Esta diferencia se descubrió aún más fundamental cuando en 1985 se descubrió la existencia de un gen muy importante para la reparación de errores genéticos en el cromosoma X.

- Según apunta un geriatra de la Universidad de Harvard (EE UU), Thomas Pearls, la menopausia protege a las mujeres de la posibilidad de tener hijos a una determinada edad, mientras les otorga la oportunidad de ver crecer a sus hijos y nietos. A medio camino entre la biología y la teoría de la evolución, esta corriente de pensamiento, iniciada en 1957 por George Williams, defiende que la menopausia evolucionó como una respuesta a todo el tiempo que las 'jóvenes crías' dependen de sus adultos para sobrevivir. Las abuelas ayudan a criar a sus nietos y por ello son más valiosas biológicamente que los abuelos, que no lo hacen.

Se trata de una de las teorías más recientes, cuya demostración acaban de publicar científicos de la Universidad John Moores, en Liverpool (Reino Unido). El profesor David Goldspink y su equipo sostienen que el corazón de un varón de 70 años representa la edad de... 70 años; mientras que en el caso de las mujeres su órgano cardiaco se parece al de una chica de 20. Aunque parezca sorprendente, Goldspink asegura que el órgano masculino sufre un descenso del 25% de su capacidad entre los 18 y los 70 años. Un fenómeno que no tiene lugar en el organismo femenino.

Hoy mismo se ha dado ha conocer un estudio de la Universidad de Agricultura de Tokio, Japón, que sugiere que la menor longevidad de los machos podría estar determinada por genes presentes en el cromosoma Y.

En la investigación, llevada a cabo en ratones, los científicos descubrieron que las hembras producidas con material genético de dos madres lograron vivir "significativamente" más tiempo que ratones producidos con la mezcla normal de genes maternos y paternos.

En particular, se trata de un gen, llamado RasgrF1, que transmiten los padres a ambos géneros pero sólo es activo en los machos. Los investigadores creen que los resultados podrían aplicarse a todos los mamíferos, incluyendo los humanos.

Para crear a las ratonas con material genético de dos madres -llamadas bimaternas- los científicos japoneses manipularon el ADN de los óvulos de una hembra para que algunos genes se comportaran como los del espermatozoide. El material genético alterado fue implantado en el óvulo de otra ratona adulta para que creara embriones.

Las crías resultantes, que nacieron totalmente libres de material genético masculino, vivieron en promedio entre 600 y 700 días, es decir 35% (186 días) más que los ratones producidos con material genético normal, de padre y madre.

"Desde hace tiempo hemos sabido que las mujeres tienden a vivir más que los hombres -afirma el profesor Tomohiro Kono, quien dirigió el estudio- y que estas diferencias en la longevidad, relacionadas al género, también ocurren con muchas otras especies de mamíferos".

"Sin embargo, la razón de estas diferencias hasta ahora no era clara y, en particular, no se sabía si la longevidad en mamíferos estaba controlada por la composición del genoma de sólo uno o de ambos padres".

La respuesta, afirma el profesor Kono, parece estar en que las ratonas bimaternas parecían tener un mejor funcionamiento en sus sistemas inmunes. Y la clave está en el gen Rasgrf1, que en las hembras queda silenciado debido a un proceso llamado impronta genética, encargado de expresar (o "encender") genes dependiendo si se heredan del padre o la madre.

Los investigadores creen que este gen permite a los machos crecer más grandes y fuertes pero también limita sus perspectivas de vida.