Descubrieron cómo las plantas más pequeñas del mundo redujeron su tamaño sin perder estructuras

La miniaturización es un fenómeno que atraviesa los reinos de la naturaleza: hay ranas diminutas que pierden parte de sus pulmones y tardígrados, unos animales microscópicos de ocho patas, que resignaron segmentos corporales a lo largo de la evolución. En el mundo vegetal, sin embargo, el proceso apenas había sido estudiado con herramientas modernas. La pregunta persistía desde hacía décadas: cuando una planta se vuelve extraordinariamente pequeña, ¿pierde órganos como lo hacen los animales o encuentra otra vía?

Las lentejas de agua ofrecen un caso extremo. Pertenecen a la familia Araceae, la misma que agrupa a algunas de las herbáceas más grandes del planeta, como la oreja de elefante gigante, cuyas hojas pueden alcanzar los dos metros de ancho. En el otro extremo, la especie Wolffia globosa apenas mide entre 0,1 y 0,2 milímetros de diámetro.

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Se trata de la planta con flores más pequeña del mundo, un disco verde que flota en la superficie del agua y cuya arquitectura interna era, hasta ahora, un enigma. Un equipo de la Universidad de Nottingham logró descifrar cómo estas plantas empaquetan un cuerpo completo en un espacio tan reducido, un hallazgo que, además de transformar la comprensión de la biología vegetal, abre caminos concretos para la alimentación del futuro, incluidas las misiones espaciales de largo alcance.

Según un estudio publicado en la revista Current Biology, los investigadores llevaron a cabo análisis de expresión génica, es decir, la medición de qué genes están activos en cada tejido, junto con microscopía de última generación. Los resultados revelaron que las lentejas de agua conservan los mismos componentes que se encuentran en los brotes de plantas más grandes, pero comprimidos y fusionados de forma drástica hasta volverse casi irreconocibles desde el exterior.

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El cuerpo de una lenteja de agua recibe el nombre de fronde, una estructura plana y verde que durante mucho tiempo generó debate entre los botánicos: ¿se trata de una hoja, de un tallo aplanado o de una combinación de ambos? Para resolver la incógnita, el equipo comparó dos especies de lentejas de agua con la lechuga de agua y el taro, parientes cercanos cuyos tallos y hojas son más fáciles de distinguir. Los científicos separaron las distintas partes de cada planta y analizaron cuáles genes estaban activos en cada una.

Las zonas amplias del fronde mostraron patrones similares a los de las hojas, mientras que una pequeña región central se asemejó al tejido del tallo. El diminuto disco verde parecía albergar, entonces, más de un tipo de estructura vegetal. Como la actividad génica por sí sola no bastaba para zanjar la cuestión (distintas partes de una planta pueden usar genes similares porque cumplen funciones parecidas), el equipo recurrió a la microscopía tridimensional.

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Dentro de la especie Lemna minor encontraron una red previamente no descrita, ubicada cerca del centro del fronde. Esa trama contenía material que fortalece las paredes celulares y se extendía desde la zona de la raíz hacia las plantas jóvenes en desarrollo. Los investigadores proponen que esa red marca el límite de un tallo muy corto, rodeado y envuelto por tejido foliar.

“Lo que nos sorprendió es que, cuando miramos de cerca, la organización básica seguía ahí. En lugar de descartar partes del plano, la lenteja de agua parece haber comprimido y fusionado sus componentes en una planta increíblemente compacta”, afirmó Anthony Bishopp, investigador principal del trabajo y miembro de la Escuela de Biociencias de la Universidad de Nottingham, según el comunicado de prensa.

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Para entender cómo estas plantas permanecen tan pequeñas, el equipo examinó 131 frondes individuales de Lemna minor en distintos estadios de desarrollo. Con un marcador químico capaz de identificar las células que se preparan para dividirse, comprobaron que, en las primeras etapas, la actividad de división se distribuía por gran parte del fronde joven. Con el tiempo, esa actividad se concentraba cerca de la base, un patrón que coincide con el desarrollo conocido de las hojas en plantas convencionales y que reforzó la identificación de buena parte del fronde como tejido foliar.

En la etapa final, el cuerpo principal del fronde mostraba una división celular prácticamente nula. Los frondes alcanzaban entonces entre dos y cuatro milímetros. Este período acotado de multiplicación celular podría ser uno de los mecanismos que mantienen el tamaño reducido de la planta, aunque el estudio aclara que se trata de una explicación posible, no de una causa probada: el equipo no evaluó si prolongar ese lapso produciría ejemplares más grandes.

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Aun cuando el fronde maduro deja de generar células nuevas en su cuerpo principal, los descendientes continúan su desarrollo alrededor de la planta madre. Los investigadores observaron hasta cinco ejemplares jóvenes agrupados en la zona central, alojados en cavidades protegidas: algunos apenas comenzaban a formarse, mientras que otros ya se encontraban bastante avanzados.

Su disposición recuerda a la de los brotes que esperan crecer desde el tallo de una planta de mayor tamaño, lo cual refuerza la idea de que, pese a su aspecto inusual, las lentejas de agua conservan un modo de crecimiento familiar.

El hallazgo no se limita al terreno de la biología evolutiva. La investigación sobre las lentejas de agua avanza con rapidez porque despiertan un interés creciente como fuente de alimento y proteína. Según el comunicado de prensa de la Universidad de Nottingham, también se estudian como posible cultivo para futuras misiones espaciales.

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A diferencia de la mayoría de los cultivos actuales, moldeados por miles de años de domesticación y cría selectiva, el potencial de estas plantas permanece en gran medida inexplorado. Comprender la organización de su cuerpo proporciona un marco esencial para saber cómo crecen, se desarrollan y funcionan, y, en última instancia, cómo podría mejorarse su rendimiento.

“Las lentejas de agua son asombrosamente pequeñas, de modo que resulta tentador pensar en ellas como plantas primitivas o que simplemente perdieron partes, pero no es así. Nuestra investigación se suma a la creciente evidencia de la comunidad científica sobre esta planta y contribuirá a los esfuerzos por convertirla en un cultivo del futuro”, afirmó Alex Ware, coautor del estudio e investigador de la Universidad de Nottingham, según el comunicado de prensa.

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El trabajo se concentró en las especies con raíces. Sus parientes más pequeñas, como las del género Wolffia, también carecen de raíces y de los tejidos que transportan agua y nutrientes, lo que indica que atravesaron cambios adicionales que esta investigación no abordó de forma directa.