Botànica a lo bèstia

M’havia compromès a escriure sota el lema Botànica a lo bèstia. Després de donar-li algunes voltes a què era el més gran que han fet les plantes en aquest planeta, ho vaig tindre clar. El lector estarà pensant: “ens parlarà sobre els organismes més grans” però no és així perquè, al meu entendre, la proesa més gran que se’ls ha d’atribuir a les plantes és, la VIDA tal com la coneguem actualment.

Quan algú es refereix a una planta, immediatament ens vénen al cap les plantes terrestres, però aquestes no són més que el resultat final d’una cadena d’esdeveniments evolutius que han anat succeint-se al llarg de milions d’anys i que van començar amb una cosa terrible per a la vida en aquell moment, la presència en l’atmosfera d’un gas mortal: l’oxigen.

Plantes pioneres

Començarem pel principi. Quan iniciem qualsevol curs de Botànica general la nostra primera preocupació radica a delimitar d’alguna forma el món vegetal. Des de la concepció aristotèlica, allà pel segle IV a. c., en la qual els éssers vius es repartien en dos regnes, animal i vegetal, poc ha canviat en l’imaginari col·lectiu aquesta percepció. Els científics han anat estudiant i investigant les relacions entre els éssers vius, amb dades morfològiques, bioquímiques, i fins i tot en els últims temps, amb dades filogenètiques proporcionades per la biologia molecular. Tots aquests estudis ens han portat al llarg del temps a fer canvis en l’agrupació dels éssers vius. Així, en el segle XIX, es va passar de la concepció aristotèlica de dos regnes, a l’acceptació dels tres proposats per Ernst Haeckel (1834- 1919), després del descobriment del món microscòpic, gràcies a l’impuls tècnic afavorit pels aparells òptics que li deguem a Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) en el segle XVII. Els treballs de Robert H. Whittaker (1920-1980) i Lynn Margulis (1938-2011) van ampliar els regnes fins a cinc, ja ben entrat el segle XX. Però el segle va acabar amb la consolidació de la proposta de sis regnes de Thomas Cavalier-Smith (1942), basada en les, per aquells dies, noves tècniques moleculars, utilitzades per a agrupar els éssers vius per afinitat.

Actualment, ja ni tan sols s’està treballant amb els regnes sinó amb les agrupacions d’organismes que tenen relacions filogenètiques entre ells i que tenen un antecessor comú. Tanmateix per aconseguir el nostre propòsit divulgatiu donarem una definició poc ortodoxa però vàlida i comprensible: els vegetals agrupen a tots aquells organismes que fan la fotosíntesi oxigènica. Ací s’inclou una amalgama de línies evolutives en ocasions molt llunyanes, d’organismes procariotes, eucariotes, pluricel·lulars, unicel·lulars. Una caterva d’organismes diferents, però amb una cosa en comú: fan la fotosíntesi i com a resultat alliberen oxigen a l’atmosfera.  

Entenguem, doncs, la fotosíntesi com una reacció metabòlica on es converteix matèria inorgànica en matèria orgànica (aliment) en presència d’aigua, la font d’energia de la qual és la llum del sol i el residu del qual és l’oxigen lliure. Organismes que són capaços de fabricar-se el seu aliment i que a més oxigenen l’atmosfera. Es pot afirmar, per tant, que la fotosíntesi i els organismes que la fan han sigut els generadors de la vida que hui coneixem. Per aquesta raó, les plantes són bestials.

Fa al voltant de 2.700 milions d’anys, els primers organismes fotosintètics van canviar l’evolució de la vida, van començar a alliberar oxigen a l’atmosfera primitiva, un gas tòxic que ho va canviar tot i que, curiosament, va afavorir un augment exponencial de la vida sobre la terra. Aquests primers organismes són coneguts com cianòfits, cianofíceas o algues verda-blavoses, perquè la mescla dels seus pigments fotosintètics els confereix un color glauc (blau o verd turquesa): la mescla del roig, del blau i del verd (el color dels pigments ficoeritrina, ficocianina i clorofil·la, respectivament).

Quan la Microbiologia es va esqueixar de la Botànica les cianofícies van passar a dir-se cianobacteries, però la relació d’aquests antics pobladors, formadors d’aquesta atmosfera oxidant, amb les plantes és tan íntima, que cadascuna d’elles porta en cadascuna de les seues cèl·lules aquell ADN ancestral. Segons la teoria de l’endosimbiosi, desenvolupada per Lynn Margulis, les cèl·lules eucariotes provenen de la simbiosi de diverses cèl·lules procariotes. Així explica la presència dels mitocondris, els flagels i els plasts, sorgits a partir de cianòfits primitius en esdeveniments diferents on van ser literalment “engolits”, però no digerits, per altres cèl·lules procariotes i van tindre la sort de ser capaces de fabricar el seu propi aliment i continuar oxidant aquella atmosfera ara generadora de vida. Açò va ocórrer fa uns 2.000 milions d’anys. Eren les primeres cèl·lules eucariotes que feien la fotosíntesi.

En definitiva, “les fàbriques d’aliment” que coneixem com a plasts (o també cloroplasts), tenen el seu origen en aquelles primeres senzilles cèl·lules que van oxidar l’atmosfera.

Però tornem de nou al medi aquàtic. Eixe cèl·lules eucariotes van anar evolucionant i adaptant-se, tant a la mar com a l’aigua dolça, un medi òptim per a elles, amb una aigua “oxigenada” que també era subproducte del seu metabolisme; una explosió de diversitat, d’organismes unicel·lulars a organismes pluricel·lulars, desenvolupant complexos tal·lus (cos d’organismes que no tenen una diferenciació funcional en els seus teixits), de reproduccions senzilles a la complexa reproducció sexual, cicles de vida de dues i tres generacions… Era tot estupend!

És incomprensible que amb el bé que vivien dins l’aigua les plantes volgueren eixir d’ella. I malgrat tot, fa uns 500 milions d’anys les plantes inicien el camí que les va portar a eixir de l’aigua i a colonitzar el medi terrestre, un medi tan hostil com és el medi aeri. Un aspecte important, potser obvi però que és necessari ressaltar, és que sense plantes terrestres no hi hauria grans animals terrestres (incloent l’ésser humà), la qual cosa implica que les plantes van iniciar un procés de diversificació en el medi hostil abans fins i tot que els animals: van ser les valentes pioneres.

L’eixida de l’aigua ha sigut un misteri per als científics que han anat buscant organismes germans d’aquelles valentes plantes primitives que es van llançar a l’abisme i postulant diferents teories per poder explicar-la. La realitat és que degué haver-hi molts intents fallits que desconeguem ja que només dos models han arribat als nostres dies i aquests responen a dos grups d’organisme que van eixir de l’aigua amb dues estratègies diferents.

Durant molt de temps la concepció general era que les plantes provenen de la mar, per moltes raons: la diversitat d’algues és major en la mar que en l’aigua continental, hi havia més candidates, pels cicles de vida etc. Però, encara que menys secundada, hi havia una altra teoria que situava el seu origen en l’aigua dolça i fins i tot teníem una candidata perfecta, una alga anomenada Fritschiella. Aquesta creix en aigües someres i té una part apical i una part basal, uns filaments a manera d’arreletes que la subjecten al substrat; en definitiva, una estructura que recordava molt a les plantes terrestres. Però quan crèiem que teníem a la germana de les nostres plantes, vénen els científics amb la revolució de les anàlisis d’ADN i dels estudis citoquímics i demostren que aquesta no era la germana. No obstant això, ens van donar altres germans i germanes també d’aigües dolces i amb les quals sembla que les relacions són molt fortes, com és el cas de l’alga Coleochaete.

Aquesta invasió del medi terrestre per part de les plantes, a tenor dels fòssils existents, va ocórrer fa al voltant de 450 milions d’anys, encara que potser fóra abans perquè els cossos blans no fossilitzen. I després d’això, de la major aventura viscuda per les plantes, conquistar un medi hostil com és el terrestre, van haver d’enfrontar-se a altres esculls que solucionar: els processos de transformació del cos de les plantes a aquest nou medi, que ha durat eixos 450 milions d’anys o més i que han sigut veritablement bestials, tal com resa el títol d’aquest article.

En primer lloc, està la dependència de l’aigua. Moltes degueren ser les formes que adoptaren les plantes per a intentar independitzar-se del medi aquàtic, però actualment, només dos models han arribat als nostres dies. D’una banda, el model “molsa”, amb moltes deficiències per a independitzar-se realment del medi aquàtic, però amb molts aspectes dignes de valorar i ressenyar d’adaptació al medi terrestre, com pot ser la reviviscència (es pot deshidratar quasi completament, aguantar en fase de latència durant molt de temps i tornar de nou a l’activitat vital normal en rehidratar-se).

I, d’altra banda, el model “falaguera”, que va tindre més èxit pel que fa a la independència de l’aigua. Aquestes plantes van desenvolupar una cutícula impermeable, capaç de conservar l’aigua dins, encara que per a això van haver de generar una xarxa de vasos conductors per tot el seu cos, perquè arribés l’aigua a tota la planta. Però d’on anaven a traure l’aigua les falagueres si eren impermeables i no la podien captar lliurement? Doncs van haver d’enginyar-se-les per a crear uns teixits absorbents que els permeteren prendre l’aigua del sòl i, a través d’eixos vasos conductors, poder portar-la a tota la planta. I tot això en contra de la gravetat, ja que havien d’estar alçades per a rebre l’energia lluminosa suficient, la qual cosa aconseguiren generant uns teixits de sustentació. I per si tot això no fóra suficient, van haver de salvar un nou problema, aconseguir contactar amb l’exterior sent impermeable. Per a això van generar unes finestres en el seu cos per on facilitaven l’intercanvi gasós durant el procés de la fotosíntesi: les estomes, que s’obrin i es tanquen segons les necessitats de la planta. Així, amb aquesta diferenciació de teixits que complien funcions diferents, van començar la seua marxa pel medi terrestre les plantes que hui coneixem com cormòfits.

Un altre problema afegit a l’eixida de l’aigua de les plantes va ser la radiació ultraviolada. La llum és fonamental per al procés de la fotosíntesi, però una elevada radiació ultraviolada és molt perjudicial. La capa d’ozó, afavorida per les pròpies plantes, va ser un aspecte crucial per al seu desenvolupament, encara que posteriorment també han tingut altres adaptacions, sobretot bioquímiques, per a evitar l’alentiment, i fins i tot la inhibició de la fotosíntesi provocada per una radiació molt elevada.

Des del punt de vista del corm (del cos) semblava que treballant i millorant evolutivament totes aquestes línies d’actuació estaria tot resolt. Però encara quedava per resoldre una part molt important per a la supervivència de les espècies: la reproducció.

Assegurar-se la supervivència

Parlarem ara d’altra de les grans meravelles de l’evolució, un esdeveniment importantíssim per a la conquesta del medi en els dos models dels quals hem parlat abans: l’aparició de l’embrió. Cap de les adquisicions morfològiques que he citat en l’evolució del corm, eren necessàries vivint dins de l’aigua. L’embrió tampoc. En l’aigua, els gàmetes poden nadar fins trobar-se amb altres, o amb l’ovocèl·lula, unir-se per a formar un zigot i germinar o formar una espora de resistència que espere l’època favorable. Però fora de l’aigua, en el medi hostil, els gàmetes estan perduts. En terra, el gàmeta femení es fa gran i no ix de la planta mare a l’espera que arribe el gàmeta masculí, que en la majoria dels casos és flagel·lat (un espermatozoide). Però les plantes no es mouen com els animals, i això també va ser un escull que sortejar, per això els primers organismes del model més reeixit, el model cormòfit, van tindre difícil la reproducció. I aquesta és la causa  que un grup molt gran com les falagueres, (en sentit ampli), que per les seues pròpies adaptacions morfològiques podrien haver sigut independents de l’aigua ambiental, encara necessiten eixes gotes d’aigua que fan de mitjà per facilitar l’avanç de l’espermatozoide cap al gàmeta femení, on es produeix la fecundació. El zigot és retingut en la planta, convertint-se en un embrió que s’alimenta de la mare fins que pot valdre’s per si mateix.

Grups com les gimnospermes i els angiospermes van salvar aquesta dependència de l’aigua gràcies a la reducció dels seus cicles de vida i a les seues pròpies espores. Però, com arriba el gàmeta masculí al femení? Doncs arriba dins del gra de pol·len, que s’encarrega de transportar-lo, per l’aire, per l’aigua, utilitzant els insectes… La diversitat de formes que ha aquest ha adoptat per a arribar al seu tresor és immensa, i tot per a no dependre de l’aigua. Una vegada oposat genera un tub que posa en contacte els dos gàmetes, un sistema que resulta molt efectiu, tant, que els gàmetes masculins en angiospermes (les més evolucionades) no tenen flagels perquè no els necessiten.

Acabaré aquesta història sobre com les plantes han hagut d’enginyar-se-les per a poder viure sobre el planeta amb altra de les millors adquisicions que han generat: la llavor. D’ella prenen el nom els espermatòfits, d’esperma (llavor en grec), perquè pensaven que en l’esperma estava el xiquet i que la mare era la terra fèrtil on creixia.

Les llavors són també un “invent bestial”. Una llavor no és ni més ni menys que una estructura amb un embrió i una motxilla plena de menjar, que li proporciona la mare. Així, pot anar-se molt lluny i quan troba un bon lloc, s’instal·la i comença a alimentar-se d’aquest rebost fins que pot començar a fer la fotosíntesi. D’aquesta manera les plantes han pogut desenvolupar-se lluny de les plantes mare i colonitzar més espais.

Podria estar parlant hores de la pol·linització, de la importància de les micorrizes, de com una vegada en terra les plantes han pogut anar adaptant-se als diferents medis etc. Tanmateix, amb aquest article tinc un únic objectiu: que les persones que el llegeixen sàpiguen que les plantes van estar abans, i que hem de respectar-les i donar-los la importància que es mereixen, perquè sense elles, l’atmosfera seria un verí per a tots els animals (inclosos nosaltres). El que els ha costat 2.700 milions d’anys, nosaltres som capaços de destruir-ho en uns quants milers. Aquests dies de confinament la naturalesa ens ha donat una lliçó: hem pogut observar com en poc temps les plantes han ocupat els nínxols que nosaltres hem deixat en quedar-nos a casa, és a dir, ens han demostrat que tenen la possibilitat de regenerar el nostre medi. Només cal deixar-les fer.

Aquest article és un resum de la conferència impartida per l’autora en el cicle “Ciència a la fresca”, organitzat pel Jardí Botànic de la Universitat de València al juliol de 2019.