9.18: Evolución de las Plantas

¿Cuál se movió primero a tierra, plantas o animales?

Este helecho fosilizado puede tener millones de años. Hace más de 200 millones de años, aparecieron las primeras evidencias de helechos relacionados con varias familias modernas. La “gran radiación de helechos” ocurrió en el Cretácico tardío, que terminó hace 65 millones de años, cuando aparecieron por primera vez muchas familias modernas de helechos. Y si los animales fueran los primeros en tierra, ¿muchos habrían muerto de hambre?

Evolución de las Plantas

Como se muestra en la Figura a continuación, se cree que las plantas evolucionaron a partir de un protista de alga verde acuática. Posteriormente, desarrollaron importantes adaptaciones para la tierra, incluyendo tejidos vasculares, semillas y flores. Cada una de estas adaptaciones importantes hizo que las plantas fueran más adecuadas para la vida en tierra firme y fueran mucho más exitosas.

A partir de un simple ancestro de alga verde que vivió en el agua, las plantas eventualmente evolucionaron varias adaptaciones importantes para la vida en la tierra.

Las plantas más tempranas

Las primeras plantas probablemente fueron similares a la hierba de piedra, una alga acuática que se muestra en la Figura de abajo. A diferencia de la mayoría de las plantas modernas, los worts de piedra tienen tallos en lugar de tallos rígidos, y tienen estructuras similares a pelos llamadas rizóides en lugar de raíces. Por otro lado, los worts de piedra tienen distintas estructuras reproductivas masculinas y femeninas, lo que es una característica vegetal. Para que ocurra la fertilización, los espermatozoides necesitan al menos una fina película de humedad para nadar hasta llegar a los óvulos. De todas estas formas, las primeras plantas pueden haberse parecido a las lombrices de piedra.

Los worts modernos pueden ser similares a las plantas más tempranas. Se muestra un campo de piedras modernas (derecha), y un ejemplo de la Charophyta, una división de algas verdes que incluye a los parientes más cercanos de las plantas más tempranas (izquierda).

La vida en tierra

Para cuando evolucionaron las primeras plantas, los animales ya eran los organismos dominantes en el océano. Las plantas también se limitaron a la capa superior de agua que recibió suficiente luz solar para la fotosíntesis. Por lo tanto, las plantas nunca se convirtieron en organismos marinos dominantes. Pero cuando las plantas se trasladaron a tierra, todo estaba abierto de par en par. ¿Por qué la tierra estaba desprovista de otra vida? Sin plantas creciendo en tierra, no había nada para que otros organismos se alimentaran. La tierra no podía ser colonizada por otros organismos hasta que se establecieran las plantas terrestres.

Las plantas pueden haber colonizado la tierra ya hace 700 millones de años. Los fósiles más antiguos de plantas terrestres se remontan a unos 470 millones de años. Las primeras plantas terrestres probablemente se asemejaban a plantas modernas llamadas hepáticas, como la que se muestra en la Figura a continuación.

Las primeras plantas terrestres pueden haber sido similares a las hepáticas como esta.

La colonización de la tierra fue un gran paso en la evolución de las plantas. Hasta entonces, prácticamente toda la vida había evolucionado en el océano. La tierra seca era un tipo de lugar muy diferente. El mayor problema fue la sequedad. Simplemente absorber suficiente agua para mantenerse con vida fue un gran desafío. Mantiene las plantas tempranas pequeñas y bajas al suelo. También se necesitaba agua para la reproducción sexual, así que los espermatozoides podían nadar hasta los óvulos. Además, las temperaturas en tierra fueron extremas y siempre cambiantes. La luz del sol también era fuerte y peligrosa. Puso a los organismos terrestres en alto riesgo de mutaciones.

Las plantas vasculares evolucionan

Las plantas desarrollaron una serie de adaptaciones que les ayudaron a enfrentar estos problemas en tierra firme. Una de las primeras e importantes fue la evolución de los tejidos vasculares. Los tejidos vasculares forman el “sistema de plomería” de una planta. Transportan agua y minerales desde el suelo hasta las hojas para la fotosíntesis. También transportan alimentos (azúcar disueltos en agua) de células fotosintéticas a otras células de la planta para su crecimiento o almacenamiento. La evolución de los tejidos vasculares revolucionó el reino vegetal. Los tejidos permitieron que las plantas crecieran grandes y soportaran periodos de sequía en ambientes terrestres hostiles. Las plantas vasculares tempranas probablemente se asemejaron al helecho que se muestra en la Figura siguiente

Las plantas vasculares tempranas pueden haberse parecido a este helecho moderno.

Además de los tejidos vasculares, estas plantas tempranas desarrollaron otras adaptaciones a la vida en tierra, incluyendo lignina, hojas, raíces y un cambio en su ciclo de vida.

• La lignina es una molécula de carbohidrato resistente que es hidrofóbica (“temerosa del agua”). Agrega soporte a los tejidos vasculares en los tallos. También impermeabiliza los pañuelos para que no tengan fugas, lo que los hace más eficientes en el transporte de fluidos. Debido a que la mayoría de los otros organismos no pueden descomponer la lignina, ayuda a proteger las plantas de herbívoros y parásitos.
• Las hojas son ricas en cloroplastos que funcionan como colectores solares y fábricas de alimentos. Las primeras hojas eran muy pequeñas, pero las hojas se hicieron más grandes con el tiempo.
• Las raíces son órganos vasculares que pueden penetrar el suelo e incluso la roca. Absorben agua y minerales del suelo y los transportan a las hojas. También anclan una planta en el suelo. Las raíces evolucionaron a partir de los rizoides, que las plantas no vasculares habían utilizado para la absorción.
• Las plantas terrestres desarrollaron una generación dominante de esporofitos diploides. Esto fue adaptativo porque los individuos diploides tienen menos probabilidades de sufrir los efectos nocivos de las mutaciones. Tienen dos copias de cada gen, por lo que si ocurre una mutación en un gen, tienen una copia de respaldo. Esto es sumamente importante en tierra, donde hay mucha radiación solar.

Con todas estas ventajas, es fácil ver por qué las plantas vasculares se propagan rápida y ampliamente en tierra. Muchas plantas no vasculares se extinguieron a medida que las plantas vasculares se volvieron más numerosas. Las plantas vasculares son ahora las plantas terrestres dominantes en la Tierra.

Resumen

• Se cree que las primeras plantas evolucionaron en el océano a partir de un ancestro de alga verde.
• Las plantas estuvieron entre los primeros organismos en abandonar el agua y colonizar la tierra.
• La evolución de los tejidos vasculares permitió que las plantas crecieran más grandes y prosperaran en tierra.

Revisar

1. ¿Cuáles fueron las primeras plantas en evolucionar?
2. ¿Qué son los tejidos vasculares de una planta? ¿Cuál es su función?
3. Explique por qué la vida en tierra era difícil para las plantas tempranas.
4. ¿Por qué las plantas necesitaban establecerse en tierra antes de que los animales pudieran colonizar la tierra?

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	[Figura 1]	Crédito: Forest & Kim Starr Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Starr_061108-9657_Psilotum_nudum.jpg Licencia: CC BY 3.0
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	[Figura 5]	Crédito: Forest & Kim Starr Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Starr_061108-9657_Psilotum_nudum.jpg Licencia: CC BY 3.0