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PLANTAS. Los científicos resuelven el enigma de la hoja de hierba

 

Crecimiento del maíz (time-lapse)

Nuestras segadoras cortan el césped con regularidad y las vacas y las ovejas pastan, pero la hierba sigue creciendo. El secreto de sus notables poderes regenerativos radica en parte en la forma de sus hojas, pero cómo surge esa forma ha sido un tema de debate desde hace mucho tiempo.

El debate es relevante para nuestros cultivos básicos de trigo, arroz y maíz, porque son miembros de la familia de las gramíneas con el mismo tipo de hoja.

El misterio de la formación de las hojas de la hierba ha sido desvelado ahora por un equipo del Centro John Innes, en colaboración con la Universidad de Cornell y la Universidad de California, Berkley, y la Universidad de Edimburgo utilizando las últimas técnicas de modelado computacional y desarrollo genético.

Uno de los autores correspondientes, el profesor Enrico Coen, dijo sobre los hallazgos que aparecen en Science: “La hoja de la hierba ha sido un enigma. Al formular y probar diferentes modelos para su evolución y desarrollo que hemos demostrado que las teorías actuales son probablemente incorrecta, y que una idea descartada propuesta en el siglo XIX es mucho más cerca de la solución“.

Planta de maíz en desarrollo: un cultivo básico y miembro de la familia de las gramíneas. Un nuevo estudio explica cómo evolucionó la hoja de la hierba. Fuente: Annis Richardson

Las plantas con flores se pueden clasificar en monocotiledóneas y eudicots. Las monocotiledóneas, que incluyen la familia de las gramíneas, tienen hojas que rodean el tallo en su base y tienen nervaduras paralelas en todas partes. Los eudicots, que incluyen brassicas, leguminosas, y los arbustos y árboles de jardín más comunes, tienen hojas que se mantienen alejadas del tallo mediante tallos, denominados pecíolos, y generalmente tienen láminas anchas con venas en forma de red.

En los pastos, la base de la hoja forma una estructura en forma de tubo, llamada vaina. La vaina permite que la planta aumente de altura mientras mantiene su punta de crecimiento cerca del suelo, protegiéndola de las cuchillas de las cortadoras de césped o de los incisivos de los herbívoros.

En el  siglo XIX, los botánicos propusieron que la vaina de la hierba era equivalente al pecíolo de las hojas de eudicot. Pero este punto de vista fue desafiado en el siglo XX, cuando anatomistas de plantas observaron que los peciolos tienen venas paralelas, similares a la hoja de la hierba, y se llegó a la conclusión de que toda la hoja de la hierba (a excepción de una pequeña región en su punta) se derivaba de peciolo. 

Utilizando los avances recientes en el modelado computacional y la genética del desarrollo, el equipo revisó el problema del desarrollo de la hierba. Modelaron diferentes hipótesis sobre cómo crecen las hojas de la hierba y probaron las predicciones de cada modelo con los resultados experimentales. Para su sorpresa, descubrieron que el modelo basado en la idea del siglo XIX, de la equivalencia de cubierta-peciolo, era mucho más acertada.

Esto refleja los hallazgos en el desarrollo animal donde una teoría descartada - que el lado 'más bajo' de los insectos corresponde a la espalda de vertebrados como nosotros - fue reivindicada a la luz de la nueva investigación genética del desarrollo.

El estudio de la hierba muestra cómo las simples modulaciones de las reglas de crecimiento, basadas en un patrón común de actividades genéticas, pueden generar una notable diversidad de diferentes formas de hojas, sin las cuales nuestros jardines y mesas de comedor serían mucho más pobres.

Más información: Annis Richardson et al, Evolution of the grass leaf by primordium extension and petiole-lamina remodeling, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abf9407www.science.org/doi/10.1126/science.abf9407

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