Hombres lodo en cruzada MAC encuentran cuatro

STRI research news
Smithsonian Tropical Research Institute
Volumen 1, número 8: 3-4
Hombres lodo en cruzada MAC encuentran
cuatro nuevas especies de bromelias
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Simon Pierce y Jorge Aranda. Foto: Richard
Gottsberger
Toma una hora en carro desde el Institu to
Smithsonian de Investigaciones Tropicales
(STRI, por sus siglas en inglés) en la ciudad
de Panamá, hasta el bosque nuboso enano
en Cerro Jefe, uno de los puntos más altos
en la provincia de Panamá (1007 m). Lleve
impermeable y bota s de caucho, ya qu e la
precipitación pluvial anual en Cerro Jefe es
de 4 m y probablem ente se empapará. Na die
sabe por qué algunas plantas en Cerro Jefe
usan MAC , una forma de fotos íntesis
especial propia de plantas del desierto.
Simon Pierce y Jorg e Aranda buscab an la
razón, cuando descubrieron cuatro especies
nuevas de plantas de la familia de la piña y
hojas con vellos repelentes de agua.
Cuando los poro s (estomas) de una p lanta
MAC se bloquean con agua, es posible que
pueda seguir su fotosíntesis a bajo nivel,
pero se secará debido al reciclaje el dióxido
de carbono dentro de sus hojas. Para probar
esta idea, los investigadores de STRI
escogieron plantas de la familia de la piña
como conejillos de indias botánicos. Las
bromelias tienen trucos diferentes para
tolerar ambientes extremos. Los
investigadores pueden comparar plantas
MAC con plantas no-MAC que tienen una
variedad de adaptaciones:
Tenemos bromelias primitivas con raíces
que absorben agua de la tierra.
Tenemos bromelias con raíces en la tierra,
y algunas con raíces en un “tanque”, agua
depositada donde las hojas de unen
(como la planta de la m isma piña).
También tenemo s charcas de ranas en la
copa de los árboles, bromelias llamadas
tanques o cisternas con raíces no
absorbentes de soporte que se pegan a las
ramas. El agua les v iene exclusivame nte
del tanque.
• Finalmente, tenemos plantas aéreas:
bromelias con raíces de soporte y
vellosidades especializadas llamadas
tricomas, que absorben agua en toda la
superficie de la hoja.
Primero nuestros hombres tuvieron que
averiguar si las hojas de las plantas MAC
eran realmente más húmedas que las de
otras bromelias. Simon y Jorge Aranda, el
equipo de taxónomos, partieron en un
reluciente “pick-up” blanco de STRI hacia
Cerro Jefe, para colectar un pequeño grupo
de bromelias.
Al comparar hojas de bromelias bajo un
poderoso microscopio, encontraron que las
plantas de esta familia tienen dos trucos
para controlar el fluido de agua sobre sus
hojas: polvo de cera y tricomas. El polvo
de cera hace resbaladiza la superficie de la
hoja. Plantas de tanque tienen cera en la
superficie expuesta de las hojas para que el
agua fluya fácilmente dentro del tanque.
Casi todas las bromelias también tienen
vellosidades en las hojas, o tricomas. Por
mucho tiempo se pensó que el papel de los
tricomas de las bromelias era reflejar luz solar
para refrescarlas. Simon se preguntó que, si
éste era el caso, ¿por qué había tantas
especies con más tricomas en la parte inferior
de las hojas en vez de en la parte expuesta?
Entonces, él propuso la idea de que los
Panamá, Noviembre, 2000
MAC
Las colinas lodosas
de Cerro Jefe están
más lejos de Camelot
que Durham, en el
Reino Unido, donde
Simon completó
recientemente su
doctora do. Aún así,
no dudó ante la
oportun idad de ve nir
a Panamá, cuando Ho ward Griffits
(Universidad de Cambridge, Reino Unido)
quien colabora con el grupo de Klaus
Winter en STRI, le ofreció una beca postdoctoral A.W. Mellon. Klaus Winter, un
fisiólogo vegetal alemán que se unió al
personal científico de STRI en 1991, coeditó el libro Crassulacean Acid Metabolism
[Metabolismo de Acido Crasuláceo]
publicado por Springer Verlag en 1996.
MAC son las iniciales de Metabolismo de
Acido Crasuláceo, como en la familia de
plantas suculentas (Crassulaceae) donde el
MAC se descubrió por primera vez. La
mayoría de las plantas terrestres abren sus
estomas (poros en sus hojas) durante el
día, y permiten al gas del dióxido de
carbono entrar e inm ediatam ente lo
convierten en carbohidratos. Fotones de
luz solar desencadenan la reacción. Las
plantas M AC abre n sus esto mas en la
noche, cuando está fresco, y almacenan el
gas del dióxido de carbono como un
químico llamado ácido m álico. Al sa lir sol,
los estomas y el ácido málico acumulado se
dividen para producir CO2 dentro d e la
hoja (de ahí lo de ‘metabolismo de ácido’).
A partir de entonces las plantas pueden
hacer ca rbohidra tos en la luz .
Si supuestamente, las plantas desérticas
tienen fotosíntesis MAC para evitar perder
el agua durante las horas calientes del día,
¿por qué plantas MAC crecen en bosques
nubosos tropicales que tienen tanta lluvia y
humedad?
tricomas pudieron haber evolucionado
primero para repeler agua en la superficie de
las hojas en plantas en ambientes extremos
como en Cerro Jefe, para que pudieran
respirar.
Simon utilizó un método nuevo muy
ingenioso para calcular exactamente qué
tan repelentes son las hojas. Con una
pipeta, administró tinte fluorescente a
discos de muestras de casi 90 especies
provenientes de regiones húmedas y secas.
Tricomas de la bromelia Ronnber gia
explodens. “Notará que cada tricoma parece
una placa, y éstas se sobreponen. La
superficie de la hoja es irregular en esta
pequeña escala. Esto dá como resultado el
repeler el agua, ya que la tensión del agua
en la superficie de las gotas está sólo en
contacto con pequeñas áreas de los
bordes, y no puede dispersarse fácilmente.
Tricomas absorbentes en plantas aéreas
crecen c on espac ios entre e llos y sin la
superficie ir regular.” Foto: Simon Pierce.
Ls gotas se arreglan como cuentas y brillan
sobre la hoja repelente. En las hojas con
tricomas absorbentes, las gotas de tinte se
esparcen y adelgazan, por lo que brillan
menos . Simon fo tografió el b rillo y lo
cuantificó con un programa de
computadora y así pudo calcular el grosor
de las gotas del tinte.
Al remover los tricomas de los discos de
muestras de hojas, también se midió su
permeabilidad, permitiendo conocer
exactamente qué tan aborbente o repelente
son los tricomas de cada especie.
Tricomas de bromelias primitivas colectadas
por el equipo repelen agua y su estructura es
simple. Tricomas de especies más avanzadas
pueden absorber o repeler dependiendo de
la comp lejidad de s u estructu ra y de la
cantidad de tricomas que se concentran en
la superficie de la hoja. E l grupo publicará
estos resultados en el próximo número de
American Journa l of Botany.
Ganando en las apuestas de
la biodiversidad
De las plantas que colectaron en
Panamá, varias no parecían ajustarse a
los especímenes preservados en el
herbario, o a las descrip ciones en la
bibliotec a. En el via je siguiente , Simon le
mostró una de las plantas a Jorge. “Yo sé
que ésta debe ser una nueva especie,
pero nun ca la he en contrad o en flor.”
Jorge recorrió las enlodadas colinas,
regresando horas más tarde con varias
plantas e n flor, toda s enorm es, y
obviamente muy viejas.
Simon las llevó a un experto
de los Jardines Botánicos
Marie Selby en Florida que
nunca la s había vist o antes, y
le recomendó a un especialista
del género, quien ayudó a
identificar las. Una es pecie
había sido colectada y
fotografiada anteriormente
aunque no había sido descrita,
y tres eran desconocidas
Cerro Jefe en un día soleado, a 1007m sobre el
nivel del mar Foto: Simon Pierce
Referencias:
Pierce, S. & Aranda, J.E. (2000)
Werauhia lutheri, a new species
from cen tral Pana ma. Journal of
the Bromeliad Society 50(5):206212.
Pierce, S., K. Maxwell, H.
Griffiths & K. Win ter.
Hydropho bic trichome lay ers
and epicuticular w ax powders
in Brome liaceae. American
Journal of Botany [accepted]
“Cuatro especies nuevas no
está nada mal para un año de
Pierce, S. 20 01. Werauh ia jenii, a
colecta” comenta Simon,
novel high land spec ies. Journal
quien sigue sorprendido ante Ilustración de Simon de
Werhauia lutheri
of the Bromeliad Society [in press]
la diversidad de plantas en
Cerro Jefe. En tierras altas de
Panamá y Costa Rica hay puntos claves pa ra
la evolución. Taxonomistas vegetales han
STRI research news flash!
identificado especies de bromelias que han
evolucionado “muy, pero muy
Texto: Beth King kingb@tivoli.si.edu
recientemen te” por toda la región . Cerro Jefe
Producción: Marialuz Calderón
también es hogar de especies endémicas de
musgos, orquídeas y helechos. Como parte
del Parque Nacional Chagres, Cerro Jefe está
protegido y continúa revelando nuevos
secretos mientras que los investigadores de
STRI tratan de averiguar por qué tiene
plantas que usan MAC.
Vea tricomas de
bromelias en acción
—en su lavaplatos
Superficie de la hoja de la piña.
Foto: Simon Pierce
Tricomas repelentes de agua: primero sumerja una hoja de piña en el agua. La mayor
parte del a gua chorr eará. La pa rte de ade ntro ma ntendrá su color cla ro. Ahora sumerja la
misma hoja en agua jabonosa (agua y un poquito de detergente). Tan pronto la tensión
del agua sobre la hoja se rompe, la parte de adentro de la hoja se oscurece. Ahora está
mojada. Las resbalosas moléculas del jabón interrumpen la interacción entre las
moléculas de agua de modo que no pueden seguir formando la capa de su superficie.
Tricomas abso rbentes de agua : Sumerja una plan ta aérea en agua sin detergente, perde rá
su color pálido y reflectivo enseguida. Sus tricomas absorbentes recogen agua y ayudan a
mantener húmeda la superficie.