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7.2.1: Cicads y Ginkos

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    Objetivos de aprendizaje
    • Utilizar características morfológicas y rasgos de historia de vida para distinguir entre ginkgos y plantas con flores.
    • Explique por qué el Ginkgo biloba se llama fósil viviente.
    • Utilizar características morfológicas y rasgos de historia de vida para distinguir entre cícadas y helechos.
    • Definir el término dioico y dar un ejemplo.

    Ginkgophyta

    A partir de 2019, los estudios genéticos más recientes han colocado a los ginkgos como la más antigua de las gimnospermas existentes. Esto no quiere decir que fue la primera gimnosperma. Del registro fósil, parece que la mayoría de las gimnospermas tempranas se extinguieron. La única especie que queda en este grupo, el Ginkgo biloba, es un fósil vivo prácticamente inalterado de sus ancestros fosilizados (ver Figura\(\PageIndex{1}\)). Esta planta está casi extinta en la naturaleza —quedan pocas poblaciones naturales en China— pero tiene una amplia distribución como árbol ornamental. Es posible que esta especie solo se mantuviera viva debido a los esfuerzos de cultivo de los monjes budistas por sus propiedades medicinales.

    Dos hojas verdes en forma de abanico que se rompen en dos lóbulos principales. El tejido vascular es paralelo.
    Un fósil de una hoja en forma de abanico con tejido vascular paralelo
    Figura\(\PageIndex{1}\): Las hojas de ginkgo tienen una forma distintiva que se ha mantenido relativamente inalterada desde su registro fósil: una hoja en forma de abanico que a menudo se disecciona profundamente en el centro (el epíteto específico biloba significa dos lóbulos). La hoja fósil de la derecha tiene alrededor de 60 millones de años. Primera imagen: Hojas de ginkgo biloba, foto de Onidiras, CC-BY-NC. Segunda imagen: Hoja de Ginkgo fósil de Anders Sandberg de Oxford, Reino Unido, CC BY 2.0, vía Wikimedia Commons.

    El ginkgo biloba es dioico (como excepción entre las plantas, el ginkgo tiene cromosomas sexuales como aves y mamíferos) y el polen es transportado por el viento para ovular árboles. Los microstrobili recuerdan a los amentos producidos en algunas plantas con flores (Figura\(\PageIndex{2}\)). Los granos de polen de ginkgos producen dos espermatozoides multi-flagelados.

    Un árbol de gingko macho con varios microstrobili que parecen amentos
    Figura\(\PageIndex{2}\): Los árboles machos de Ginkgo biloba producen microstrobili que se parecen un poco a inflorescencias. Dentro de estas estructuras, se produce polen. Foto de Belvedere04, CC-BY-NC.

    Los ovulados tienen óvulos emparejados en las puntas de las ramas que se parecen mucho a los frutos (Figura\(\PageIndex{3}\)). El recubrimiento carnoso de la semilla emite un mal olor a medida que se descompone, haciendo de los árboles estaminados una opción más popular en entornos ornamentales.

    Árbol de ginkgo hembra que produce muchos óvulos carnosos y pareados
    Figura\(\PageIndex{3}\): Los árboles hembra de Ginkgo biloba producen megastrobili frutales como óvulos carnosos pareados. Cada estructura globosa contiene una semilla en desarrollo. Al parecer, pueden oler bastante pútridas. Foto por Kim, Hyun-tae, CC-BY

    Esta especie también es de larga vida, un solo árbol puede vivir miles de años (¡el más antiguo tiene 3.500 años!) , y son resistentes a la mayoría de las plagas. Esta resistencia a plagas, así como las propiedades medicinales, pueden atribuirse a una amplia variedad de metabolitos secundarios producidos en las hojas, incluyendo terpenos y flavonoides. Un árbol de ginkgo en el templo Zenpuku en Tokio, Japón, tiene aproximadamente 750 años (Figura\(\PageIndex{4}\)). Los ginkgos fueron las primeras plantas en regenerarse después del bombardeo de Hiroshima y no se encontró que contuvieran ninguna anomalía genética.

    Un árbol de ginkgo increíblemente grande con una estructura de tronco compleja
    Figura\(\PageIndex{4}\): Los ginkgos pueden ser bastante longevos. Este árbol de ginkgo tiene aproximadamente 750 años de edad. Lleva cicatrices quemadas de la Segunda Guerra Mundial y tiene una estructura troncal compleja. A veces se le conoce como el árbol invertido o boca abajo debido a las numerosas raíces aéreas que crecen constantemente hacia abajo. Ginkgo biloba en Zenpuku-ji en Azabu. Foto de Belvedere04, CC-BY-NC.

    Cicadophyta

    Aunque los helechos semilleros ya están extintos, algunos de sus descendientes vivos, las cícadas, se parecen mucho a ellos (Figura\(\PageIndex{5}\)). Las cícadas son uno de los linajes gimnospermos más antiguos, apareciendo en el registro fósil hace alrededor de 300 millones de años. Similar al Ginkgo biloba, las cícadas tienen espermatozoides con múltiples flagelos que nadan hacia el óvulo. Para las plantas, esto se considera un rasgo ancestral. Cicadas y ginkgos emergen como taxones hermanos que son ancestrales de las coníferas.

    Un cícad que tiene muchas hojas parecidas a helechos (largas y pinnadas compuestas) que parecen emerger de un punto central
    Una planta con hojas brillantes, largas, pinnadas compuestas, pero los folíolos son anchos, no largos y flacos
    Figura\(\PageIndex{5}\): A la izquierda se encuentra una imagen de lo que podría considerarse un cícado “típico”. Las hojas son largas, duras y pinnadas compuestas con folíolos largos y delgados que surgen de un eje central, como una pluma. A diferencia de un helecho, las hojas se ven duras. La planta de la foto de la derecha también comparte estas características, sin embargo, podría no sobresalir de inmediato como cícadas. Izquierda: Dioon holmgrenii, foto de Daniela Fernandez y Fernandez, CC-BY-NC. Derecha: Bowenia spectabilis, foto de kerrycoleman, CC-BY-NC.

    Las cícadas producen hojas que son grandes y pinnadas compuestas (tienen folíolos que surgen de un eje central, como una pluma), haciéndolas parecer frondosas. A diferencia de los helechos, pero al igual que otras gimnospermas, estas hojas son xerofíticas (Figura\(\PageIndex{6}\)): duras, cerosas y más resistentes a la desecación.

    Una foto de cerca en los folletos de un cícad
    Figura\(\PageIndex{6}\): Cada hoja que se muestra aquí es un folleto de la hoja más grande, pinnadamente compuesta. Hay muchas venas paralelas de tejido vascular atravesando cada valva y el raquis de la hoja se ve leñoso. Zamia integrifolia, foto de John C., CC-BY-NC.

    Las cícadas son dioicas. El microstrobilus se produce en la planta “macho” y consiste en muchas microsporofilas que portan microsporangios. Se llama microstrobilus, no porque sea pequeño (estos pueden tener más de un metro de altura), sino porque produce esporas más pequeñas y numerosas que el megasporangium. Los microstrobili suelen ser más grandes que los megastrobili en las cícadas (ver Figura\(\PageIndex{7}\) y Figura\(\PageIndex{8}\)). En las cícadas, el polen es transportado al megastrobilus por insectos. El megastrobilus se produce en la planta “hembra”, y se compone de megasporofilas superpuestas. En algunas cícadas, como Cycas spp., las megasporofilas no se forman en una estructura estrobilosa. Los óvulos se producen en las megasporofilas (Figura\(\PageIndex{9}\)); estos óvulos se desarrollarán en semillas después de la fertilización. Las semillas son luego dispersadas por los animales.

    Un solo estrobilo central grande con pequeñas escamas que giran en espiral alrededor de él.
    Figura\(\PageIndex{7}\): El microestróbilo grande, el cono productor de polen. Foto de BillyH, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons.
    Un cycad megastrobilus
    Un gran estrobilo con megasporofilas verdes y semillas de color rojo brillante
    Figura\(\PageIndex{8}\): Un megastrobilo está compuesto por megasporofilas superpuestas. Las cícadas son dioicas, lo que significa que los estrobilos masculinos y femeninos se producen en diferentes individuos. Estos individuos son “femeninos” y así producen un megastrobilo. Dentro del megastrobilus, se producen semillas. Estos son visibles en la foto de la derecha, las estructuras de color rojo brillante que parecen estar burbujeando desde debajo de las megasporófilas verdes. Primero: Dioon merolae Foto de Raúl Ezequiel Gonzalez Trujillo, CC-BY-NC. Segundo: Ma crozamia macleayi, foto de Blawson, CC-BY-NC.
    Un primer plano de las megasporófilas de Cycas muestra varios óvulos verdes redondos incrustados en los bordes
    Una sección longitudinal a través de un óvulo de Cycas.
    Figura\(\PageIndex{9}\): A partir del megastrobilus se producen semillas. En la primera foto, se incrustan óvulos redondeados en los bordes de megasporofilas plumosas de Cycas. En la segunda foto, una sección longitudinal de un óvulo de Cycas muestra el gametofito femenino (A) rodeado por el nucello (B) y el tegumento (C). Los restos del micropilo (D, el tubo que va desde el exterior hacia el óvulo y a través del cual se succionan los granos de polen) son visibles, y esto se abre a la cámara de polen, donde el polen germina y forma un tubo de polen. Fotos y texto del subtitulado (modificado) por George Shepherd, CC BY-NC-SA con etiquetas agregadas por Maria Morrow.

    Texto descriptivo para la segunda imagen: El megagametófito es gelatinoso mirando y al centro, conectado al exterior por la micropila. El megagametofito está rodeado por un nucello de aspecto pithy-looking, que está encerrado por una epidermis parecida a una corteza.

    Atribución

    Curada y autoría de Maria Morrow, CC-BY-NC, usando 7.6 Spermatophyta — Seed Plants from Introduction to Botany por Alexey Shipunov (dominio público)

    This page titled 7.2.1: Cicads y Ginkos is shared under a CC BY-NC-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Melissa Ha, Maria Morrow, & Kammy Algiers (ASCCC Open Educational Resources Initiative) .