II. PRINCIPIO Y FIN

LAS semillas constituyen el mecanismo de perennización por el que las plantas perduran generación tras generación. Son también la unidad móvil de la planta. Los vegetales, a diferencia de los animales, no tienen capacidad para moverse y cambiar así de ambiente. Donde se establece la plántula, permanecerá toda su vida. Las semillas son el medio a través del cual, aun de manera pasiva, las plantas encuentran nuevos sitios y microambientes.

W. Heydecker (1973), investigador inglés que ha dedicado su vida a la investigación de la ecología de las semillas, define a éstas como el fin y el principio, como las portadoras de lo indispensable de la herencia; simbolizan la multiplicación y la dispersión, la continuación y la innovación, la sobrevivencia, la renovación y el nacimiento. Con ello nos da una idea de todo lo que abarcan las semillas y de lo que significan para la planta como individuo y para la especie.

Cuando se quiere propagar una planta se emplean semillas, estacas o partes de la planta. Las primeras resultan de la unión del óvulo femenino con el gameto masculino y por tanto traen en sus cromosomas la información genética procedente de ambas plantas progenitoras. Como se verá más adelante, esta mezcla de información ofrece grandes beneficios al individuo y constituye uno de los mecanismos más importantes que permiten la evolución de las especies y su consecuente adaptación a los diferentes medios ambientes. Por otro lado, la estaca trae consigo una copia idéntica de la información de la planta de la que fue cortada y constituye una copia genéticamente exacta, a la planta progenitora; este tipo de reproducción es resultado solamente de la mitosis. Durante el proceso de mitosis los cromosomas que se han duplicado se dividen longitudinalmente, de modo que en ambos lados hay la misma información; entonces los cromosomas hijos se separan para formar dos núcleos hijos (y posteriormente células) idénticos genéticamente. Después la célula termina de dividirse.

Las plantas usan numerosos mecanismos para reproducirse vegetativamente. Algunas plantas producen estolones, largos y delgados tallos que corren sobre la superficie del suelo, y que en algunos nodos forman hojas y raíces, como la planta de la fresa. Otro mecanismo es la formación de rizomas o tallos subterráneos que corren también paralelos al suelo a unos centímetros de profundidad. En algunos nodos también se forman tallos, hojas y raíces; es muy común en los pastos. Muchas estructuras subterráneas de almacenamiento, como bulbos y tubérculos son capaces de producir nuevos individuos, como la papa. Numerosas especies arbóreas forman chupones que son brotes de la raíz desarrollados en tallos y hojas y pueden formar nuevos individuos. Unas cuantas plantas (como el género Kalanchoe) producen pequeñas plantulitas a lo largo de todo el borde meristemático de la hoja; en otras, como el helecho Asplenium rhizophyllum, se forman plantas nuevas en el extremo de las hojas cuando éstas tocan el suelo. Varios de estos mecanismos se usan para reproducir las plantas ornamentales y para el consumo que el hombre requiere. Al obtenerse individuos exactamente iguales a los originales, se conservan y mantienen las combinaciones de características más deseables.

Las nuevas plantas formadas vegetativamente pueden permanecer unidas a la planta progenitora por tiempo indefinido o romper la conexión y establecerse como individuos independientes. A través de la reproducción vegetativa las plantas recién formadas pueden gozar del cuidado materno por un buen tiempo, aunque esto limita la distancia a la que pueden dispersarse y alejarse. La reproducción vegetativa en condiciones naturales es un mecanismo para la multiplicación y colonización en una escala estrictamente local. Desde el punto de vista ecológico, estos individuos tendrán exactamente las mismas capacidades que su progenitor para sobrevivir en el medio ambiente, captar recursos, ser polinizados, dispersar sus semillas, etc. No habrá nada nuevo bajo el Sol. Aunque, como todo en este mundo, la reproducción vegetativa tiene sus ventajas y desventajas, las cuales ya no forman parte del material del presente libro.

La formación de la semilla es producto de la reproducción sexual. Intervienen gametos femeninos y masculinos, los cuales se produjeron por medio de la meiosis. En este proceso se dan dos divisiones nucleares sucesivas en las cuales el número de cromosomas se reduce de diploide (2n) a haploide (n), produciéndose una segregación de los genes. Como resultado de ello se producen gametos con n cromosomas. Durante la fecundación se fusiona un gameto masculino (n) con uno femenino (n), y el cigoto resultante (semilla) que dará origen al nuevo individuo tiene 2n cromosomas, con la información del padre y de la madre. Esto permite múltiples combinaciones nuevas (innovación) de la información existente (continuación). Cada año se repite el mismo proceso (multiplicación y renovación) de formación de semillas, las cuales se transportan (dispersión) a nuevos sitios, cercanos o alejados de los progenitores; algunas logran germinar (nacimiento) y establecerse (sobrevivencia), dando lugar a otros individuos que a su vez formarán semillas, reiniciando así el proceso (renovación).

Desde el punto de vista ecológico los nuevos individuos tendrán ligeras diferencias con respecto a sus progenitores, las cuales se traducirán en una mayor variedad de capacidades para enfrentarse al medio ambiente y sobrevivir. Esta variación es la materia prima sobre la cual la evolución va moldeando a las especies.

El ambiente en el que las semillas se dispersan y germinan y en el que la plántula se va a establecer y a reproducir es muy variable y diverso. Si se piensa sólo en unos cuantos kilómetros cuadrados y se ve desde la perspectiva de una semilla o un animal pequeño, cada objeto, cada condición, cobra otras dimensiones. Simplemente, en lo que se refiere al ambiente físico, el suelo no es liso ni plano. Tiene partículas de distintos tamaños, pequeñas grietas, hondonadas y desniveles. Algunos puntos están más protegidos que otros. La composición química no es homogénea en todo el suelo. En las pequeñas áreas donde recientemente cayó una rama o murió un animal, hubo descomposición y liberación de sustancias nutritivas al suelo, por lo que estos puntos son mucho más ricos en nutrientes. Al mismo tiempo se modificó el ambiente biológico. Hay mayor cantidad de hongos y microorganismos descomponedores. La velocidad de descomposición no va a ser la misma en un lugar a la sombra densa de otra planta, que no deja que lleguen los rayos del Sol al suelo y que por tanto se calienta menos; en estos puntos las fluctuaciones diarias de luz, temperatura, humedad del suelo y del aire son diferentes y menos drásticas que en los huecos entre la vegetación donde el Sol sí logra pasar. La flora y fauna del suelo será diferente en cada microambiente. De igual manera, las condiciones varían a lo largo del tronco de un árbol, en la punta de las ramas, donde llega el Sol directamente o en la base de las ramas, que se encuentra pegada al tronco. Y así se podría seguir enumerando un sinfín de condiciones, las cuales además variarán en función de la estación del año, si es un año seco o lluvioso, si hubo algún evento extraordinario como una helada que matara muchas plantas, etc. Así vemos que el medio ambiente es sumamente variable y heterogéneo, tanto en el espacio como a través del tiempo. Esto se aplica a todo tipo de ecosistemas, no importaen qué zona del planeta se encuentren.

Todas las plantas y animales que habitan la Tierra tienen que sobrevivir bajo esta variabilidad y por lo tanto, es posible que las capacidades que algunos individuos poseen en un momento dado, no sean las más adecuadas en otras condiciones. Por tanto, cuando las poblaciones de una especie tienen cierto grado de variación genética, de entrada se cuenta con más materia prima para hacer frente a esa heterogeneidad ambiental. Ello incrementa las probabilidades de que entre la población se mantenga a salvo cierto número de individuos y de que éstos se reproduzcan y dejen progenie. Esta descendencia lleva una información genética que ya ha sido probada en el medio ambiente en el que viven; de ahí la importancia de perpetuarla, manteniendo cierta variación sobre ese modelo de información. Las semillas son el vehículo que trasmite ese modelo básico de información, pero al mismo tiempo, debido a sus características, se producen en suficiente número y frecuencia como para tener una gama de variabilidad.

Las funciones de las semillas y las plántulas, comenta el evolucionista Ledyard Stebbins, más que cualquier otro tipo de caracteres que la planta posee, requieren una integración precisa y una coordinación entre diferentes funciones para que la reproducción tenga éxito. Es más, el valor adaptativo del tamaño de la semilla, del número de semillas producido, de la naturaleza del embrión y del material alimenticio almacenado, pueden entrar en conflicto entre sí, de tal modo que la eficiencia reproductiva en un hábitat particular dependerá del compromiso logrado entre las diferentes demandas. El número y diversidad de estos compromisos es responsable en alto grado de la diversidad de las angiospermas existentes.

Daniel Janzen describe la semilla madura como una plántula que lleva su propia bolsa de almuerzo. Como tal, es una nave que va en busca de nuevos sitios y que debe sobrevivir a esta búsqueda (la dispersión); es también el foco de atención de muchos animales que buscan comida de alta calidad, tanto en el tiempo ecológico (actual) como en el tiempo evolutivo (a través de la existencia de la especie). La semilla, considerada como una bolsa de almuerzo es en última instancia un compromiso entre: 1) el apetito insaciable de la plántula por reservas alimenticias que le permitan mantenerse en el juego de la sobrevivencia hasta llegar a ser una planta independiente capaz de obtener sus propios recursos; gracias a estas reservas de la semilla, alcanzará su máximo desarrollo y tendrá probabilidades de éxito al competir con otras plántulas por el espacio y los recursos; 2) el tamaño mínimo de contenedor para el almuerzo que pueda sobrevivir a la dispersión y a la depredación; 3) las presiones de selección para producir el mayor número de descendientes, con la restricción de que mientras haya más semillas, menor será el tamaño de las mismas, ya que los recursos de que dispone la planta progenitora son finitos.

Así, la semilla, considerada como una nave, tiene un doble compromiso; por un lado, mientras más protegidos estén los descendientes, más probabilidad tienen de sobrevivir; pero por el otro, mientras más protegidos, menor probabilidad tendrán de ser dispersados, de percibir el medio ambiente y reaccionar cuando haya condiciones favorables de germinación o de tener la máxima calidad de reservas alimenticias al menor costo para la planta progenitora en cada cosecha. Por tanto, dados estos dos conjuntos de estructuras, se entiende más fácilmente el por qué una misma molécula puede funcionar para la defensa de la semilla y de la plántula y, también, como fuente de nutrientes para esta última. Las semillas son la parte de la planta donde se encuentra la mayor concentración de reservas, por lo tanto, su tamaño y forma estarán correlacionados con la interacción que tengan con los animales, tanto dispersores como depredadores.

Resumiendo, las características fisiológicas de las semillas se han generado por la necesidad de protección durante el desarrollo y la dispersion, por la asignación que el progenitor hace de los recursos y por las características de dispersión y recursos que necesita la plántula.

La reproducción por semillas incluye tres procesos diferentes, que pueden estar separados entre sí, tanto en el espacio como en el tiempo: desarrollo de las semillas, dispersión y establecimiento de plántulas. La reproducción exitosa depende de cómo se comprometen las demandas de estos distintos procesos.

Para conocer una semilla y saber cómo y cuándo germina, tenemos que conocer aspectos sobre la estructura de sus partes y su fisiología o sea sobre aquellosvan a procesos que se lle cabo en su interior; pero también sobre la relación entre estos procesos y el medio ambiente en el que las semillas tienen que germinar, el cual se extiende a través del tiempo y cambia en el espacio. Una semilla puede permanecer enterrada en el suelo por muchos meses y aguantar el invierno con sus temperaturas bajas o las sequías con escasez de agua hasta llegar el verano cuando la temperatura sube y caen las lluvias. En este momento puede aflorar a la superficie del suelo, ser acarreada por las aguas y desplazarse considerablemente. Por tanto, su fisiología responderá a todas estas condiciones diferentes que la semilla tuvo que atravesar para sobrevivir, antes de poder germinar y dar origen a un nuevo individuo.

En la naturaleza, las semillas se encuentran primero en la planta progenitora y por lo tanto en el medio ambiente que rodea al individuo adulto; después son dispersadas y permanecen en ese nuevo medio ambiente de manera temporal mientras dura el proceso de dispersión (por ejemplo, el tracto digestivo de un ave, las corrientes de viento, etc.), hasta llegar al lugar donde son depositadas; ahí permanecerán latentes durante un periodo de tiempo, hasta que se den las condiciones adecuadas para germinar. En el caso de las plantas cultivadas el hombre colecta las semillas, las transporta al lugar de almacenamiento, donde existen las condiciones adecuadas para que permanezcan vivas durante un tiempo considerable y finalmente las coloca en el lugar con condiciones ideales para germinar. Por tanto, son dos historias totalmente diferentes.

En los distintos capítulos de este libro iremos siguiendo las situaciones por las que atraviesan las semillas, desde cómo se producen, qué mecanismos usan para dispersarse, quiénes se las pueden comer, cómo es que pueden permanecer latentes, cuánto tiempo pueden permanecer en ese estado, cuándo están listas para germinar y qué requieren para hacerlo. Finalmente veremos algunos ejemplos de la importancia que las semillas tienen en nuestra vida diaria.