Los científicos aún no pueden definir la madera.

Nos parece que sabemos qué son los árboles, pero incluso a nivel genético es muy difícil determinar qué los distingue exactamente de otras plantas.

Pino espinoso

Hace unos años, después de la cena de Acción de Gracias en la casa de mis padres en Vermont, un rayo golpeó un arce en nuestro patio. Escuchamos un terrible crujido, y la oscuridad fuera de la ventana de la cocina por un momento dio paso a una luz brillante. Y solo en la primavera pudimos asegurarnos de que el árbol estuviera muerto.

Este arce era joven, su tronco no superaba el diámetro del plato de postre. Si su vida no hubiera sido interrumpida por un desastre, podría haber vivido 300 años. Pero en los árboles, la muerte accidental es sorprendentemente común. A veces esto ocurre debido a un grave error humano, como cuando en 2012 en Florida, el ciprés de pantano de más de 3.500 años fue destruido por un incendio intencional. Más a menudo la desgracia viene en forma de mal tiempo: sequía, viento, incendios o heladas. Y, por supuesto, los árboles se ven afectados por parásitos y enfermedades; Un ataque como un hongo puede acortar notablemente la vida útil del árbol. Pero esos árboles que lograron evitar a tales enemigos son capaces de vivir increíblemente largo.

Si hace que una persona describa lo que hace que un árbol sea un árbol, entonces entre los primeros signos habrá una larga vida útil, madera y altura. En muchas plantas, la esperanza de vida es previsiblemente limitada (los científicos llaman a esto envejecimiento programado), pero en los árboles esto no es así, muchas de ellas viven mucho durante siglos. Es esta propiedad, un crecimiento ilimitado, la que puede servir a la ciencia como un signo de demarcación de los árboles, incluso más que la madera. Pero esto ayuda hasta cierto punto. Nos parece que sabemos qué son los árboles, pero comienzan a deslizarse entre nuestros dedos cuando intentamos identificarlos.

Los árboles no están agrupados: su pedigrí es diferente y han adquirido varios rasgos, utilizando diferentes estrategias para convertirse en la forma en que los vemos hoy. Lleva una larga vida. El actual poseedor del récord, el pino espinoso , de 5067 años de edad, que crece en las Montañas Blancas de California, se considera un ejemplo clásico de la esperanza de vida del árbol de Matusalén. Las pirámides en Egipto se construyeron cuando este árbol ya tenía casi 500 años. Los científicos sugieren que los resistentes pinos espinosos deben su resistencia al lugar principal de crecimiento: evitan los incendios que pasan por las tierras bajas y los parásitos que no sobreviven en condiciones subalpinas severas. Las secuoyas gigantes, que crecen ligeramente por debajo de las montañas donde crecen los pinos, utilizan un enfoque completamente diferente de la longevidad. Estos monstruos, cuyo diámetro del tronco puede alcanzar los 10 metros, viven miles de años, resisten el fuego y los parásitos con la ayuda de una corteza gruesa y resistente y muchas sustancias que sirven como repelentes.

Alrededor de 400 millas al este viven árboles que parecen panículas en forma de huso que golpean tanto a los pinos en términos de vida como a las secoyas, nuevamente, utilizando una estrategia completamente diferente. El álamo con forma de álamo temblón , un árbol que se puede abrazar y que rara vez crece por encima de los 15 m, es extremadamente exitoso en la liberación de nuevos procesos desde la parte inferior del tronco. Como resultado, aparecen enormes cadenas de "árboles", genéticamente en realidad un solo individuo, unidos por raíces subterráneas. Se cree que las colonias de álamos de Utah en Utah tenían alrededor de 80,000 años. Entonces todavía en la Tierra vivían los neandertales.

Si agregamos clones a la consideración, entonces los árboles pierden rápidamente su primacía en la longevidad. El acebo real es un arbusto verde brillante originario de Tasmania (los arbustos, estrictamente hablando, no pertenecen a los árboles, porque carecen de un tallo central predominante). En el mundo solo hay una población de acebo real, y los científicos creen que todos estos son clones. Aunque a veces florece, nadie ha visto nunca sus frutos. Una estimación reciente de radiocarbono de su edad mostró que él (¿ellos?) Tiene al menos 43,000 años.

Y hay un arbusto de creosota que crece en el desierto de Mojave en California, que se llama el "Rey de los clones", y tiene aproximadamente 11.700 años. Buscando signos que combinen la definición de árboles, la longevidad es completamente insatisfactoria, como escribe el forestal Ronald Lanner en un ensayo de 2002 en Aging Research Reviews.

Andrew Gruver , genetista de la Estación de Servicio Forestal del Sudoeste del Pacífico en los Estados Unidos, con sede en Davis, California, también ha estado pensando en los árboles durante mucho tiempo. Rápidamente admite que identificarlos es bastante problemático. “Vaya al vivero y encontrará plantas divididas en categorías según su tipo y función, incluido el grupo que pertenece a los“ árboles ”, escribe en 2005,“ ¿Qué genes hacen que un árbol sea un árbol? ”En Trends in Plant Ciencia. Esta categorización es intuitiva y práctica, pero poco natural ".

Como ejemplo, Grover señala a la madera como una característica definitoria de los árboles. La madera de los árboles "reales" (volveremos a ellos más adelante) aparece en el proceso de "crecimiento secundario"; permite que los árboles crezcan en grosor, y no solo en altura. El anillo de células especiales que rodean el tallo es responsable del crecimiento secundario. El tejido de estas células se llama cambium , y se dividen en dos direcciones: hacia afuera con respecto al árbol, que produce la corteza, y hacia adentro, que produce la madera. Año tras año, la madera se deposita en nuevos anillos interiores, donde se agrega celulosa y la larga y dura lignina polimérica. Después del endurecimiento, las células de madera mueren y se descomponen casi por completo, dejando solo paredes rígidas.

En las plantas existentes hoy en día, el crecimiento secundario probablemente tenga una sola fuente evolutiva, aunque las pequeñas plunas y colas de caballo de hoy han inventado su versión de este proceso hace unos 300 millones de años, lo que permitió que el lepidodendro ahora extinto, por ejemplo, crezca hasta 35 metros de altura. Pero la presencia de crecimiento secundario no conduce a la aparición automática de un árbol: a pesar de una sola fuente, la "madera" aparece aquí y allá, en todo el árbol genealógico de plantas. Algunos grupos de plantas perdieron la capacidad de formar madera, y a veces esta habilidad reapareció en aquellas ramas evolutivas donde ya había desaparecido. Aparentemente, esta habilidad aparece bastante rápido durante la evolución después de que las plantas colonizan las islas. Por ejemplo, en Hawai hay violetas en forma de árbol, y en las Islas Canarias hay dientes de león en forma de árbol.

El concepto de árbol en sí es bastante flexible, lo que va en contra de la rigidez literal de este concepto: recuerde los sólidos tallos de salvia o lavanda. No es una cuestión de presencia o ausencia, es una cuestión de grado. "Las plantas no similares a los árboles y los árboles grandes con madera representan los dos extremos de la multitud, y las condiciones ambientales pueden afectar el grado de semejanza arbórea que se muestra a ciertas plantas", escribió Hoover con un colega en un artículo de 2010 en la revista New Phytologist. "De hecho, los términos" herboso "y" arbóreo ", aunque bastante prácticos, no reconocen la enorme diversidad anatómica y la presencia de diferentes grados de naturaleza arbórea en plantas que pertenecen a una u otra clase".

La biología molecular ofrece ciertas ideas sobre por qué se mantiene la capacidad de generar madera y, a menudo, aparece en el proceso de evolución de las plantas. Los genes asociados con la regulación al alza del crecimiento de los brotes, que proporcionan el crecimiento "principal" de los árboles y otras plantas, también están activos durante el crecimiento secundario que produce madera. Esto sugiere que los nuevos genes que regulan la apariencia de la madera, en el proceso de evolución, absorbieron los genes ya existentes y críticos para el crecimiento de los brotes. También puede explicar por qué la capacidad de producir madera se conserva en plantas que no tienen madera y por qué, desde un punto de vista evolutivo, volver a habilitar esta capacidad es tan fácil.

Sin embargo, para ser un árbol, no es necesario producir madera. Entre las monocotiledóneas , un gran grupo de plantas que han perdido la capacidad de crecer de nuevo, hay algunos representantes de árboles que no son árboles "reales", pero definitivamente se parecen a los árboles. Los plátanos crecen a gran altura con la ayuda de algo que parece un tronco, pero de hecho, en una masa de "pseudo-barril" de bases de hojas densamente empaquetadas y superpuestas entre sí. Un verdadero tallo de plátano aparece solo durante la floración, empujando y sobresaliendo de las hojas. Sin embargo, los bananos pueden alcanzar los 3 metros de altura. La familia de las palmeras, también relacionada con los árboles monocotiledóneos, crece en altura, creciendo el brote grueso original, en la parte superior del cual aparece un gran brote (tenga en cuenta que los troncos de las palmeras no se espesan durante el crecimiento).

Dado todo esto, no es sorprendente que un análisis reciente del genoma del árbol pueda decir poco sobre las características definitorias del árbol. David Niall, genetista de la Universidad de California, Davis, y sus colegas estudiaron la descripción del genoma de 41 plantas (incluidas las uvas) que se secuenciaron desde el álamo negro en 2006. Su análisis, publicado el año pasado en la revista Annual Review of Plant Biology, mostró que los árboles que producen frutos comestibles a menudo tienen muchos genes anormales dedicados a la producción y transferencia de azúcares en el genoma en comparación con los árboles que no tienen frutos comestibles. Pero los tomates también los tienen. Algunos árboles, como el abeto, el manzano y algunos eucaliptos, han ampliado sus conjuntos de herramientas genéticas para hacer frente a problemas como la sequía o las heladas. Pero también lo hicieron algunas plantas herbáceas, incluidas las espinacas y el talus pulpus, Tal , un modelo de planta de cultivo de malezas para la biología que se parece lo menos posible a un árbol.

Hasta ahora, no se ha encontrado ningún gen o conjunto de genes sobresalientes característicos de los árboles, ni ninguna propiedad particular de los genes. Dificultad? No: la duplicación de genes (a menudo utilizada como un signo de complejidad) está presente en todo el reino vegetal. Tamaño del genoma? No: los genomas más grandes y más pequeños se encuentran en las plantas herbáceas ( Paris japonica y Genlisea tuberosa, respectivamente; la primera es una planta espectacular con flores blancas, y la segunda es un pequeño depredador que atrapa y es el más simple).

La conversación con Niall confirmó que el tipo de árbol probablemente depende más de qué genes están incluidos que de qué genes están presentes en el genoma. "Desde el punto de vista del genoma, los árboles, en general, tienen casi todo lo mismo que las hierbas", dijo. - Los árboles son grandes, tienen madera, pueden extraer agua del suelo y entregarla en alto. Pero no se ve una biología particular que separe el árbol de la hierba ”.

Pero, a pesar de las dificultades de clasificación, pertenecer a los árboles tiene ventajas innegables. Esto permite que las plantas aprovechen la altura, donde pueden absorber la luz solar y distribuir polen y semillas sin ser sometidas a obstáculos como los que experimentan sus parientes, que crecen cerca del suelo. Por lo tanto, probablemente sea hora de comenzar a pensar en la palabra "árbol" como un verbo, y no como un sustantivo: "plantar" o "hacer un árbol". Esta es una estrategia, un modo de existencia, como nadar o volar, aunque desde nuestro punto de vista, es muy lento. Al "árbol" sin una línea de meta definida, hasta que el hacha, el parásito o el rayo de Acción de Gracias te destruyan.