Plantas Carnívoras

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PLANTA CARNÍVORA 

-¿Cuál es la descripción de una planta?

-Las plantas obtienen su energía del sol, su carbono de la atmósfera y su agua y elementos minerales del suelo. 

-El carbono atmosférico (en forma de bióxido de carbono) y los nutrientes del suelo se recuperan a partir de los desechos de los microorganismos y de los animales herbívoros y, de este modo, las plantas y los animales son complementarios en la economía general de la naturaleza.

-Y, ¿cuál es la descripción de una planta CARNÍVORA?

-Una planta CARNÍVORA es una planta que obtiene parte o la mayoría de sus necesidades nutricionales mediante la captura y el consumo de protozoos y animales, especialmente insectos. 

-Sin embargo, unas cuantas plantas, han logrado, por evolución, la capacidad de alimentarse directamente de animales, complementando su nutrición con la captura y digestión de presas de dicho reino. 

-Gracias a la adopción de este hábito, han conseguido la capacidad de sobrevivir en ambientes pobres en nutrientes a expensas, en algunas ocasiones, de no poder hacerlo en hábitats más ricos en competencia con especies que tienen un modo de vida más común.

-¿Cuántas plantas con flores existen?

-En la actualidad existen cerca de 250,000 especies de plantas con flores.

-Y, ¿cuántas plantas CARNÍVORA existen?

-De elas, solamente unas 600 son CARNÍVORA. 

-Estas se encuentran en unos 13 géneros pertenecientes a seis familias. 

-¿Cuál es el hábitat de las plantas CARNÍVORAS?

-Las plantas CARNÍVORAS se hallan más a menudo en lugares pobres en nutrientes, son suelos de tipo pantanoso cuyas características son pobres en nitrógeno y con pH ácido.

-A menudo, dos o tres géneros distintos de plantas CARNÍVORAS pueden encontrarse juntos en esas localidades.

-¿Cuál es la distribución de las plantas CARNÍVORAS?

-Las plantas CARNÍVORA se encuentran en todos los continentes. 

-¿Cómo funcionan las plantas CARNÍVORA?

-Las plantas con flores que han conseguido el hábito carnívoro pueden dividirse, de acuerdo con el modo de capturar a la presa, en dos grupos: 

•    atrapadoras activas y 

•    atrapadoras pasivas.

-Las atrapadoras activas son los que capturan insectos saltadores, marchadores y arañas, aunque, en algunos casos, hasta ratoncillos, probablemente víctimas de una caída fortuita, y restos de ranitas arboreas. 

-A veces, por ejemplo las utricularia, llegan a capturar peces pequeños y renacuajos, pero sus vejigas, vacias, no sobrepasan de unos pocos milímetros; están mejor adaptadas para la captura de rotiferos, cepedopos y larvas acuáticas de ciertos insectos, como los mosquitos, por ejemplo.

-Los atrapadoras activas al entrar la presa en contacto con la hoja, se agitan los pelitos táctiles; esta acción dispara el mecanismo de captura que determina que la hoja se cierre a modo de bisagra.

-Y, qué me puedes decir de las plantas CARNÍVORA pasivas?

-Las capturadoras pasivas cuentan con glándulas en la superficie de la hoja que segregan unas gotas adhesivas. La presa, casi siempre un insecto volador, atraída por el olor o el color o por la refracción brillante de  las pequeñas gotas, es capturada por el adhesivo cuando se posa.

-En sus esfuerzos por escapar queda más firmemente unida a la superficie de la hoja, pues no hace otra cosa que excitar a más glándulas.

-¿Qué me puedes decir de los insectos que sirven de alimento a las plantas CARNÍVORA?

-Es conocido ya de sobra que las moscas, mosquitos, las arañas y hormigas son los insectos más comunes para la alimentación de las plantas CARNÍVORAS, aunque dependiendo de la especie, algunos representan una comida más deliciosa que otros. 

-En general, cualquier insecto puede servir de alimento.

-¿Me podrías dar algunos ejemplos de plantas CARNÍVORAS?

-Dentro de todas las plantas CARNÍVORAS que existen en el mundo hay algunas que son mucho más bonitas que otras y que, sin lugar a dudas, al observarlas te atrapa todo el ambiente y todo lo que tienen de especial.

-¿Cuántas especies de plantas CARNÍVORAS existen?

-Hay unas 630 especies de plantas CARNÍVORAS que atraen y atrapan a sus presas, los disuelven por diferentes mecanismos y absorben sus nutrientes. 

-¿Me podrías dar algunos ejemplos de plantas CARNÍVORAS? 

-A continuación te daré algunos ejemplos de plantas CARNÍVORAS:

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Drosera regia

-Solo se le puede encontrar en estado silvestre en Sudáfrica. 

-Su nombre significa “cubierta de rocío”, aspecto que tienen sus hojas largas de casi dos metros. 

-Estas están llenas de unas gotitas de savia que la planta usa para atrapar insectos. 

-Crece de octubre a abril, y su flor es muy bella.

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Lirio Cobra

-Se trata de una planta que tiene unos colores muy brillantes y unas características singulares lo que la hace única en el mundo, como por ejemplo sucede con su tipo de lengua bífida, una lengua que brota de ella.

-En su interior tiene unas bacterias simbióticas que van degradando los insectos hasta convertirlos en los nutrientes necesarios. 

-Todas las zonas rojas de su cuerpo son las que tienen ese lirio capaz de atraer a las presas.

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Bromelia

-Parece inofensiva pero no es así. Sus hojas hacen una forma de taza donde la planta va acumulando agua para que los insectos se ahoguen. 

-Cuenta con unas paredes bastante resbaladizas que impiden que las víctimas escapen.

-Como no posee enzimas digestivas no se le considera una planta CARNÍVORA como tal, pero la realidad es que Bromelia se beneficia de la acción de los hongos y las bacterias para absorber los nutrientes derivados de la descomposición de su presa.

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Nepenthes bicalcarata

-Como otras plantas CARNÍVORA de la misma familia dispone de un tallo que puede llegar a los 15 metros de longitud. Al final de este tallo encontramos hojas que pueden llegar a medir 30 centímetros y que acaban formando una estructura de jarra o cuenco, donde se encuentra la trampa.

-En el interior de este cuenco se encuentra un fluido sintetizado por las glándulas de néctar de la propia planta, que se supone que es similar a una especie de almíbar. 

-Los insectos se sienten atraídos por el olor que desprende este fluido y caen en la «jarra» formada por la planta.

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Venus atrapamoscas

-Esta planta del género Dionaea probablemente sea una de las más bellas carnívoras del mundo. 

-Es una planta de roseta pequeña que brota en primavera. Sus hojas son trampas rápidas que poseen cerdas marginales.

-Tan pronto cae la presa, se cierran y así se asegura que no escape. Entonces se descompone, se digiere y es absorbida por el organismo. El proceso dura aproximadamente 10 días.

-¿Desde hace cuánto se conocen las plantas CARNÍVORAS?

25 CHARLES DARWIN

-El primer tratado sobre plantas CARNÍVORAS fue escrito y publicado en 1875 por el naturalista Charles Darwin y desde entonces se han estudiado en profundidad las más de 600 especies que capturan y se alimentan de animales pero hasta ahora no se conocían los cambios genéticos que han permitido esta adaptación a la dieta CARNÍVORA.

-Charles Darwin cultivó artificialmente, suministrándoles insectos a sus hojas, y vió que crecìan más bigorosas, que producían más flores y formaban más semillas que aquellas otras a las que no se les suministraba este alimento adicional.

-¿Qué avances se han tenido de las plantas CARNÍVORA hasta nuestra época?

-Un equipo científico internacional ha descubierto los cambios de base genética que han hecho posible que algunas plantas evolucionen hacia la alimentación CARNÍVORA. 

-En el estudio publicado por ese equipo científico en el número de febrero de la revista NATURE ECOLOGY EVOLUTION se muestran los resultados de la secuenciación del genoma de la planta de jarra Cephalotus follicularis, una especie originaria de Australia, y se identifican los cambios genéticos asociados con la dieta carnívora en estas plantas.

-Las plantas del género Nepenthes utilizan trampas de caída para conseguir alimentos.

-Las hojas que atrapan insectos han adquirido nuevas funciones enzimáticas: la quitinasa básica, que rompe la quitina (el principal componente del exoesqueleto de los insectos), y la fosfatasa ácida púrpura, que libera los grupos fosfato de las moléculas y ayuda a movilizar el fósforo de las presas”, detalla el catedrático Julio Rozas, que lidera el Grupo de Investigación en Genómica Evolutiva y Bioinformática de la Universidad de Barcelona, equipo integrante de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB). 

-El estudio que ahora se presenta recuerda que la adaptación a suelos pobres en nutrientes con una dieta CARNÍVORA es un proceso evolutivo que se ha repetido de forma independiente en varias especies. 

-En los casos conocidos hasta ahora, todo indica que esta evolución se ha llevado a cabo a partir de un mismo conjunto de genes y proteínas, según indica estudio ahora publica NATURE ECOLOGY EVOLUTION, coordinado por Mitsuyasu Hasebe y Kenji Fukushima (Instituto Nacional de Biología Fundamental, Japón), Shuai Cheng Li (Universidad de la Ciudad de Hong Kong, China), y Victor A. Albert (Universidad de Buffalo, Estados Unidos).

-Las plantas han desarrollado estrategias de captura diferentes pero la capacidad de digestión de los insectos tiene una misma base genética.

-Todas las plantas son organismos fotosintéticos, es decir, transforman la materia inorgánica del medio en moléculas orgánicas (glucosa). 

-Para complementar la ausencia de nutrientes en ciertos suelos, las plantas CARNÍVORA  pueden capturar y absorber nutrientes de una presa, gracias a una maquinaria biológica que es exclusiva de estos vegetales. 

-La capacidad de las plantas CARNÍVORAS para digerir animales en suelos empobrecidos es el resultado de la acción de la selección natural que ha promovido varios cambios genéticos sobre un mismo conjunto de genes.

-La selección natural ha actuado sobre rutas evolutivas muy concretas para que las plantas puedan alimentarse de animales. 

-Aunque las plantas han desarrollado estrategias diferentes para capturar animales, la selección natural ha actuado a menudo de forma recurrente sobre los mismos genes para adquirir la capacidad de digerir la presa, un fenómeno que se conoce como evolución paralela.

-¿Qué estrategias moleculares han desplegado las plantas CARNÍVORA como respuesta evolutiva adaptativa? 

-En el viaje evolutivo de las plantas hacia la dieta CARNÍVORA, no siempre es necesario que aparezcan nuevos genes: algunos ya presentes en el genoma vegetal se han adaptado a nuevas funciones biológicas, un proceso que se conoce como coopción.

-Como señala Pablo Librado, “en el trabajo, hemos constatado que genes originariamente involucrados en la defensa contra ciertas enfermedades -o en la respuesta al estrés biótico y abiótico- han adquirido nuevas funciones (coopción) relacionadas con la capacidad de digerir animales. 

-Es el caso, por ejemplo, de un conjunto muy concreto de proteínas que han evolucionado para actuar como enzimas digestivas.

-Los resultados de la coopción, tanto en lo que respecta al tipo de enzimas digestivas, como en lo relativo a los cambios de aminoácidos observados en ellas, muestran que la evolución ha actuado sobre un número muy reducido de rutas evolutivas en la transición adaptativa a la dieta CARNÍVORA.

-En el estudio publicado por este equipo científico en el número de febrero de la revista NATURE ECOLOGY EVOUTION se muestran los resultados de la secuenciación del genoma de la planta de jarra Cephalotus follicularis, una especie originaria de Australia, y se identifican los cambios genéticos asociados con la dieta CARNÍVORA en estas plantas.

-Las plantas del género Nepenthes utilizan trampas de caída para conseguir alimentos.

“Las hojas que atrapan insectos han adquirido nuevas funciones enzimáticas: la quitinasa básica, que rompe la quitina (el principal componente del exoesqueleto de los insectos), y la fosfatasa ácida púrpura, que libera los grupos fosfato de las moléculas y ayuda a movilizar el fósforo de las presas”, detalla el catedrático Julio Rozas, que lidera el Grupo de Investigación en Genómica Evolutiva y Bioinformática de la Universidad de Barcelona, equipo integrante de la plataforma Bioinformatics Barcelona. También han participado en este etudio los investigadores Pablo Librado y Alejandro Sánchez-Gracia, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona.

-El estudio que ahora se presenta recuerda que la adaptación a suelos pobres en nutrientes con una dieta CARNÍVORA es un proceso evolutivo que se ha repetido de forma independiente en varias especies. 

-En los casos conocidos hasta ahora, todo indica que esta evolución se ha llevado a cabo a partir de un mismo conjunto de genes y proteínas, según indica estudio ahora publica NATURE ECOLOGY EVOLUTION, coordinado por Mitsuyasu Hasebe y Kenji Fukushima (Instituto Nacional de Biología Fundamental, Japón), Shuai Cheng Li (Universidad de la Ciudad de Hong Kong, China), y Victor A. Albert (Universidad de Buffalo, Estados Unidos).

-Las plantas han desarrollado estrategias de captura diferentes pero la capacidad de digestión de los insectos tiene una misma base genética.

-Todas las plantas son organismos fotosintéticos, es decir, transforman la materia inorgánica del medio en moléculas orgánicas (glucosa). Para complementar la ausencia de nutrientes en ciertos suelos, las plantas CARNÍVORAS pueden capturar y absorber nutrientes de una presa, gracias a una maquinaria biológica que es exclusiva de estos vegetales. 

“La capacidad de las plantas carnívoras para digerir animales en suelos empobrecidos es el resultado de la acción de la selección natural que ha promovido varios cambios genéticos sobre un mismo conjunto de genes”, indica Julio Rozas en una nota divulgativa difundida por la Universidad de Barcelona.

-La selección natural ha actuado sobre rutas evolutivas muy concretas para que las plantas puedan alimentarse de animales. Tal y como detalla el profesor Alejandro Sánchez-Gracia, “aunque las plantas han desarrollado estrategias diferentes para capturar animales, la selección natural ha actuado a menudo de forma recurrente sobre los mismos genes para adquirir la capacidad de digerir la presa, un fenómeno que se conoce como evolución paralela”.

-La venus atrapamoscas (Dionaea muscipula) es una de las plantas CARNÍVORAS más conocidas.

-El caso de las plantas insectívoras es un claro ejemplo de convergencia evolutiva, probablemente debido a las fuertes restricciones biológicas impuestas por los ecosistemas extremos que son pobres en nutrientes. El hecho de que, además, esta convergencia vaya acompañada de una evolución paralela en las enzimas digestivas, convierte este sistema en un ejemplo muy interesante desde el punto de vista del estudio del proceso evolutivo.

-Los ejemplos de evolución paralela a escala molecular no son muy frecuentes. Por ello, son del máximo interés en genética, porque nos ayudan a conocer qué mecanismos evolutivos son más importantes para la diversificación y adaptación de los seres vivos”, apunta Sánchez Gracia.

-¿Qué estratégicas moleculares han desplegado las plantas CARNÍVORAS como respuesta evolutiva adaptativa? 

-En el viaje evolutivo de las plantas hacia la dieta CARNÍVORA, no siempre es necesario que aparezcan nuevos genes: algunos ya presentes en el genoma vegetal se han adaptado a nuevas funciones biológicas, un proceso que se conoce como coopción.

-Las plantas carnívoras Nepenthes o plantas jarra tienen su origen en las regiones tropicales de Ásia oriental.

-Como señala Pablo Librado, “en el trabajo, hemos constatado que genes originariamente involucrados en la defensa contra ciertas enfermedades -o en la respuesta al estrés biótico y abiótico- han adquirido nuevas funciones (coopción) relacionadas con la capacidad de digerir animales». 

-Es el caso, por ejemplo, “de un conjunto muy concreto de proteínas que han evolucionado para actuar como enzimas digestivas.

“Los resultados de la coopción, tanto en lo que respecta al tipo de enzimas digestivas, como en lo relativo a los cambios de aminoácidos observados en ellas, muestran que la evolución ha actuado sobre un número muy reducido de rutas evolutivas en la transición adaptativa a la dieta carnívora”, detalla Librado, que actualmente trabaja en el Centro de Geogenética de la Universidad de Copenhague y en el Museo de Historia Natural de Dinamarca.

-En el marco de la investigación, los expertos de la UB y el IRBio han contribuido de forma destacable en los análisis genómicos, a los que han incorporado la incertidumbre existente sobre relaciones filogenéticas para inferir qué tipo de genes se han duplicado o perdido en las distintas especies de plantas estudiadas. 

-El análisis genómico con BadiRate ha sido el marco de referencia para conocer qué genes se asociaban a la aparición de la dieta carnívora de forma independiente en los diferentes linajes no emparentados, lo que ha dado como resultado el descubrimiento de las enzimas digestivas asociadas a la nueva biología de la planta.

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