Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/173/17
Ciudad de México, 17 de agosto de 2017

• El modelo de la flor ancestral propuesto por un amplio grupo internacional de colaboradores permite conocer las características morfológicas del antepasado común de las más de 300 mil especies vivientes de plantas con flor.
• La reconstrucción en la que participó Susana Magallón Puebla, del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México, es de una flor totalmente formada, en la que los órganos florales estaban dispuestos en círculos concéntricos y no en espiral, como indicaban algunas ideas previas.

El modelo de la flor ancestral permite conocer las características morfológicas del ancestro común de las más de 300 mil especies vivientes de plantas con flor y también reconstruir cómo eran las flores en diferentes etapas a lo largo de la evolución de las angiospermas.
Imagen: tomada de NatureComm.
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Entre las preguntas que surgen acerca de las plantas con flor, o angiospermas, es cómo era su ancestro común y cómo se dieron los cambios que derivaron en las flores vivientes. Susana Magallón Puebla, del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México (IB-UNAM), participó en un proyecto de investigación publicado recientemente en Nature Communications, en el que se presenta una reconstrucción a partir de la cual se postula que evolucionaron todas las flores actuales en los últimos 140 millones de años, y da información nueva de la estructura de las flores al inicio de su evolución.

El modelo de la flor ancestral, propuesto por un grupo de 36 colaboradores de 13 países, permite conocer las características morfológicas del antepasado común de las más de 300 mil especies vivientes de plantas con flor y también reconstruir cómo eran las flores en diferentes etapas a lo largo de la evolución de las angiospermas, por ejemplo: cómo eran las flores del ancestro común de las monocotiledóneas, el de las magnólidas o el de las eudicotiledóneas, grupo que incluye cerca del 70% de las especies vivientes, indicó Magallón Puebla.

El estudio da cuenta del proyecto eFLOWER, en el que se utilizó una base de datos de la estructura morfológica de 792 especies de angiospermas vivientes, además de la información más actualizada sobre el árbol evolutivo (árbol filogenético) de las plantas con flores basado en secuencias de ADN, y calibrado temporalmente combinando relojes moleculares e información de 136 fósiles, que registra la secuencia de procesos de especiación y refleja cuáles grupos de organismos se encuentran estrechamente relacionados.

El análisis de los datos se llevó a cabo en un marco de referencia evolutivo, por lo que el árbol filogenético calibrado temporalmente, muestra las relaciones de parentesco y el tiempo de origen de 792 especies, que representan cerca del 90% de las familias de angiospermas.

Un grupo de estudiantes, entre ellos una alumna de la UNAM, que participaron en la escuela de verano organizada por la Universidad de Viena codificaron un número elevado de atributos florales a partir de la información en la literatura, información en línea y de observaciones directas, para así establecer la base de datos sobre 21 caracteres florales, registrando más de 17 mil datos puntuales.

“En el estudio encabezado por Hervé Sauquet, Profesor Asociado en la Université Paris-Sud, en Francia, se consideraron los 21 atributos morfológicos y se utilizaron tres tipos de métodos, dos de los cuales involucran modelos matemáticos, para determinar en qué puntos de la evolución del grupo aparecieron diferentes atributos morfológicos florales y cuál es el nivel de correlación entre ellos”.

En entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias, la doctora explicó que los modelos matemáticos consideran las probabilidades de cambio de un atributo por otro, y con base en estas se puede reconstruir la condición en los diferentes ancestros a lo largo de la ruta evolutiva de las angiospermas, considerando también el tiempo transcurrido entre los eventos de especiación. “Es por eso que contar con el árbol filogenético calibrado temporalmente representó un aspecto fundamental para la reconstrucción de la flor ancestral.”

El retrato de la flor ancestral
La reconstrucción en la que participó Susana Magallón es de una flor que incluye todos los órganos presentes en las flores vivientes: los órganos reproductivos femeninos (carpelos) y masculinos (estambres), así como órganos estériles indiferenciados (tépalos). Los tépalos y los estambres estaban dispuestos en múltiples círculos concéntricos (verticilos), cada uno conformado por tres órganos, y no en espiral como proponen otros modelos. “Sin embargo, los carpelos sí estaban dispuestos en espiral sobre el eje floral, esta combinación es inexistente entre las especies actuales”.

La investigadora establece que este resultado indica que todas las ramas principales de las plantas con flor tuvieron cambios, en este caso reducciones del número de verticilos, con respecto de la flor ancestral, la cual tenía tres o cuatro verticilos en el perianto (conjunto de tépalos) y en el androceo (conjunto de estambres); sin embargo, las flores de los linajes más ancestrales entre las angiospermas vivientes tienen un número menor de verticilos (uno o dos).

Esta reducción ha permitido el aumento en la complejidad morfológica, ya que la evolución hacia flores complicadas en su forma, como las orquídeas, ha sido por la estabilidad en el número y disposición de partes, y el aumento en la complejidad arquitectónica, por ejemplo, mediante la diferenciación en tamaño y la fusión entre diferentes órganos.

Otro resultado importante fue la confirmación de que la flor ancestral era hermafrodita (incluyendo carpelos y estambres). “Lo que reconstruimos fue una flor que nos da información acerca de la evolución entre este ancestro y todas las flores de las plantas vivientes, pero no permite saber cómo se dio la evolución entre las plantas sin flores a las plantas con flor”.

La bióloga señala que la publicación del artículo en Nature Communications representa la conclusión de seis años de trabajo, “nos parece emocionante que también sea el inicio de otras investigaciones, como puede ser la posibilidad de incorporar flores fósiles al árbol filogenético y así obtener los modelos intermedios entre los ancestros que reconstruimos y las angiospermas vivientes”.

Noemí Rodríguez González.