1.1: Plantas, Botánica y Reinos

La botánica es el estudio científico de plantas y organismos similares a plantas. Nos ayuda a entender por qué las plantas son tan importantes para el mundo. Las plantas inician la mayoría de las cadenas alimentarias y energéticas, nos proporcionan oxígeno, alimentos y medicinas. Las plantas se pueden dividir en dos grupos: plantas\(_1\) y plantas\(_2\). Las plantas\(_1\) contienen todos los organismos fotosintéticos que utilizan la luz\(\ce{H2O}\),, y\(\ce{CO2}\) para hacer compuestos orgánicos y\(\ce{O2}\). Las plantas\(_1\) se definen ecológicamente (en función de su papel en la naturaleza). ¡Algunas plantas\(_1\) pueden ser bacterias o incluso animales! Un ejemplo de esto es una babosa verde, Elysia chlorotica (ver Figura\(\PageIndex{1}\)). Las babosas verdes recolectan cloroplastos de algas y los utilizan durante toda su vida como productores de alimentos. Por lo tanto, las babosas verdes son tanto animales como plantas\(_1\).

Figura Babosa\(\PageIndex{1}\) verde Elysia chlorotica caprures cloroplastos de la alga Vaucheria litorea.

Todas las plantas\(_2\) son organismos del reino de Vegetabilia. Normalmente, las plantas\(_2\) son organismos verdes con tallo y hojas. Podemos definirlos también como eucariotas multitejidos, terrestres y principalmente fotosintéticos. Esta definición es taxonómica (basada en la evolución).

Es posible que el organismo sea planta\(_2\) pero no planta\(_1\) (Figura\(\PageIndex{2}\)). Quienes entran en esa categoría, son plantas completamente parasitarias (micoparásitos como Pterospora, parásitos de raíz como Hydnora, parásitos del tallo como Cuscuta, y parásitos internos como Pilostyles) que no practican la fotosíntesis sino que tienen tejidos, estilo de vida terrestre y originado a partir de ancestros fotosintéticos. Las plantas pueden entenderse en varios niveles de organización: (de arriba a abajo) (a) ecosistemas o taxones, (b) poblaciones, (c) organismos, (d) órganos, (e) tejidos, (f) células, (g) orgánulos y (h) moléculas (Figura\(\PageIndex{3}\)). La botánica es considerada como una “ciencia rebanada” porque abarca múltiples niveles de organización.

Taxonomía

Taxonomía, sistemática y clasificación son términos con significados similares; se trata de la abrumadora diversidad de organismos vivos, pues hay más de 2 mil millones de especies (y 300,000 de ellas pertenecen a plantas\(_2\)). La filogenética es un término más de moda; enfatiza la historia evolutiva (filogenia) de los grupos taxonómicos (taxones). Esta organización taxonómica es jerárquica. La mayoría de los científicos aceptan siete niveles principales de taxonomía (rangos): el más alto es el reino, seguido del filo, clase, orden, familia, género y, por último, especies.

Figura\(\PageIndex{2}\): plantas\(_1\) y plantas\(_2\)

El rango más alto, los reinos son fáciles de entender como la pirámide de la vida e (Figura\(\PageIndex{4}\)) que se divide en cuatro niveles: reinos. En la parte inferior se encuentra Monera, que consiste en procariotas (Bacterias y Archaea). Este es el primer nivel de vida: Monera tiene células más simples sin núcleo. El siguiente nivel es Protista. Se trata de eucariotas (células nucleares) sin tejidos; algunos ejemplos son algas y hongos. El nivel final consta de dos grupos: Vegetabilia y Animalia. Ambos tienen tejidos pero los han obtenido para fines completamente diferentes. Los animales tienen tejidos para cazar y digerir, mientras que las plantas tienen tejidos principalmente para sobrevivir en tierra. Los viri que se mencionan de lado, no son seres vivos sino simplemente trozos de ADN o ARN que “se extraviaron” de las células de organismos vivos de los cuatro reinos. A pesar de no estar vivos, los virus son capaces de evolucionar.

Las plantas\(_2\) (reino Vegetabilia) contienen más de 300,000 especies y se dividen en múltiples subgrupos (Figura 5.1.1).

Los rangos se utilizan para comparar grupos taxonómicos (taxones) de diferentes grupos principales. No hay definiciones precisas disponibles para rangos particulares, pero se cree que son

Figura Pastel\(\PageIndex{3}\) estratificado de biología: niveles de organización (izquierda), grupos taxonómicos (arriba), ciencias “rebanadas” (abajo) y ciencias de “capa” (derecha).

asociados con el tiempo de divergencia (separación) entre taxones. Además de los siete rangos mencionados anteriormente, la taxonomía vegetal utiliza rangos intermedios como subfamilia, subclase o superorden, cuando la estructura taxonómica es demasiado complicada.

A continuación se muestra un ejemplo de nombres utilizados para diferentes rangos. Tenga en cuenta que los nombres utilizados para algunos rangos tienen terminaciones estandarizadas (subrayadas):

Inglés	Latín	Ejemplo 1	Ejemplo 2
Reino	Regnum	Vegetabilia	Animalia
Phylum	Phylum	Spermato	Chordata
Clase	Classis	Angiospermas (Magnoli opsida)	Mammalia
Orden	Ordo	Lili ales	Primates
Familia	Familia	Asparag	Homin idae
Género	Género	Clorofitos	Homo
Especies	Especies	Chlorophytum comosum (Thunb.) Jacq.	Homo sapiens L.

Es frecuente cuando una especie tiene varias razas geográficas sin fronteras claras entre ellas. El ejemplo podría ser la ortiga, Urtica dioica. En Norteamérica, muchas ortigas tienen hojas más estrechas y son menos picantes que en Eurasia. Sin embargo, hay muchas formas intermedias entre estas razas. Para reflejar esto, los taxonomistas introdujeron dos subespecies: en este caso, Urtica diuica subsp. dioica (“euroasiático”) y U.

Figura\(\PageIndex{4}\) Pirámide de la Vida.

dioica subsp. gracilis (“Norteamericana”). Otra categoría de subespecies de uso frecuente que es cultivar. Los cultivares se utilizan con frecuencia en jardinería. Por ejemplo, muchas rosas en cultivo pertenecen a diferentes cultivares de Rosa banksiae, y las rosas amarillas suelen ser Rosa banksiae cv. 'Lutea' donde la última parte del nombre es para el cultivar.

Los nombres de las especies son binomios que consisten en el nombre del género y epíteto de la especie:

\(\overbrace{\underbrace{\strut\mathrm{Chlorophytum}}_{\mbox{Name of genus}} \underbrace{\strut\mathrm{comosum}}_{\mbox{Species epithet}} \underbrace{\strut\mathrm{(Thunb.)}}_{\mbox{First author}} \underbrace{\strut\mathrm{Jacq.}}_{\mbox{Second author}} \underbrace{\strut 1862}_{\mbox{Year of description}}} ^{\mbox{ Name of species}}\)

Si no se conoce la especie exacta, se usa el atajo “sp.” en lugar de epíteto, y “spp.” se usa como atajo para múltiples especies desconocidas. Se requiere usar fuente inclinada cuando se imprime un nombre de especie o género. Todos los nombres científicos están en mayúscula, pero la segunda palabra en el nombre de una especie (epíteto de especie) siempre parte de letra minúscula. Es un hecho bien conocido que algunas especies tienen un origen híbrido, y en estos casos, los botánicos utilizan un signo de multiplicación (\(\times\)). Por ejemplo, la ciruela común (Prunus \(\times\)domestica) es un híbrido entre el endrino y el ciruelo cereza: Prunus spinosa \(\times\)Prunus cerasifera.

El grupo de plantas o animales debe tener uno y sólo un nombre. Idealmente, el nombre debe ser un ID estable para todas las ocasiones. Pero como la biología es una “ciencia de excepciones”, a algunas familias de plantas se les permite llevar dos nombres. Como ejemplo, las leguminosas (Leguminosae) se denominan frecuentemente “Fabaceae”, y las gramíneas (Gramineae) tienen el segundo nombre “Poaceae”.

A lo largo de la larga historia de la taxonomía, se le dieron demasiados nombres a los mismos taxones. Por el momento, tenemos casi 20 millones de nombres para describir 2 millones de especies. Estos 18,000,000 de “nombres sobrantes” son sinónimos que no deben ser utilizados en la ciencia. Para regular el uso de nombres, se crearon códigos de nomenclatura. Estos códigos especifican, por ejemplo, la regla de prioridad: cuando se dan dos nombres para un mismo grupo, solo el nombre anterior es válido. En consecuencia, se recomienda enumerar el autor y el año de descripción junto con un nombre: “Homo sapiens L. 1758”, lo que significa que el fundador de la taxonomía, Carolus Linnaeus (atajo “L.”) describió esta especie en 1758.

Otro concepto importante de nomenclatura es el tipo de nomenclatura. Prácticamente, esto significa que cada nombre de especie debe estar asociado con el espécimen físico del museo. En botánica, estos museos son colecciones de plantas secas y prensadas, llamadas herbarios. Los especímenes tipo son de inmensa importancia porque no hay etiquetas en la naturaleza, y solo estos especímenes “contarán” sobre plantas o animales reales asociados con nombres particulares.

Los nombres de taxones superiores a las especies también tienen tipos de nomenclatura, pero en estos casos son otros nombres, no especímenes. Este ejemplo puede aclarar el uso en los tipos de nomenclatura. Inicialmente, la familia oleastra (Elaeagnaceae) contenía dos géneros, Elaeagnus (oleaster) e Hippophaë (espino cerval de mar). El segundo género incluyó Hippophaë rhamnoides (espino amarillo siberiano, especie tipo) e Hippophaë canadensis (planta norteamericana). Thomas Nuttall decidió dividir los espinos cervales de mar en dos géneros. Dado que uno de ellos contiene Hippophaë rhamnoides, la especie tipo, debe mantener el nombre Hippophaë. El segundo género puede ser nombrado arbitrariamente. Nuttall le dio el nombre de “Shepherdia”. Como resultado, la especie que tenía nombre Hippohaë canadensis L., se convirtió en Shepherdia canadensis (L.) Nutt.

La taxonomía vegetal es una ciencia. Eso significa que nuestra comprensión de los grupos de plantas siempre cambiará. También significa que siempre hay diferentes opiniones en competencia, las hipótesis taxonómicas que describen la diversidad vegetal de diferentes maneras. Como resultado, algunos grupos de plantas podrían ser aceptados en un sentido amplio, incluyendo tantos subgrupos como sea posible. Por ejemplo, podría haber una opinión del Homo sapiens s.l. (sensu lato = sentido amplio) que incluya no sólo a los humanos contemporáneos sino también a los hombres neandertales. Como contraste, otras opiniones pueden aceptar grupos en sentido estricto, y Homo sapiens s.str. (sensu stricto = sentido estricto) incluye únicamente a los humanos contemporáneos.