¿Qué tan egoístas son las plantas? Hagamos un análisis desde la raíz

¿Qué tan egoístas son las plantas? Hagamos un análisis desde la raíz
Un artículo publicado a principios de este mes en Science detalla un nuevo modelo que parece conciliar la confusión respecto a la competencia de las raíces considerando la distribución espacial de las raíces y su prevalencia. (Jonathan Bartlett/The New York Times)

Imagina que eres una planta de pimientos morrones. Necesitas agua y nutrientes. Por suerte, puedes echar raíces que toman todo eso del suelo y lo canalizan hacia ti. Hasta ahí, todo bien.

Tan solo hay un problema. Tu vecina —otra planta de pimientos— necesita lo mismo. No alcanza para las dos. ¿Qué harías?

Durante años, los investigadores han estudiado el enredo que representa la competencia de las raíces, y han llegado a hallazgos diversos y a veces contradictorios en torno a cómo acomodan las plantas sus raíces de manera estratégica cuando hay poco espacio en la tierra. Un artículo publicado este mes en Science detalla un nuevo modelo que parece conciliar esta confusión tomando en cuenta la distribución espacial de las raíces y su prevalencia. En las pruebas iniciales que realizaron los autores del artículo, las plantas reales siguieron las reglas planteadas por el modelo.

Para que una raíz crezca y se mantenga sana, se necesitan energía y materiales. Lo ideal es que una planta obtenga más recursos de sus raíces de los que gasta en su construcción y cuidado. Las plantas pueden detectar la concentración de agua y nutrientes en áreas particulares de un terreno y distribuir sus raíces de acuerdo con esto para maximizar su rendimiento.

Para una planta solitaria, es bastante sencillo. No obstante, cuando hay otras plantas alrededor, el cálculo cambia. Para tratar de descubrir exactamente cómo, los investigadores han tomado prestadas herramientas de la teoría de juegos, una manera de analizar y optimizar la toma de decisiones que usa todo el mundo, desde los analistas financieros hasta los verdaderos jugadores.

Un modelo, publicado en 2001, predijo que las plantas que crecen muy cerca la una de la otra terminan en una “tragedia de los bienes comunes”, ya que todos los individuos que comparten un espacio producen más raíces de las que generaría una planta sola, pero también obtienen menos beneficios. Algunos experimentos en el mundo real coincidieron con este modelo, pues encontraron que las plantas con vecinas creaban más masa de raíces que las que crecían solas.

Sin embargo, otros estudios han revelado lo opuesto: que las plantas que compiten invierten menos en raíces. Y otros más no encontraron una diferencia apreciable.

“Había toda una controversia”, comentó Ciro Cabal, estudiante de doctorado en ecología y biología evolutiva en la Universidad de Princeton y autor principal del nuevo estudio.

Cabal se preguntó si tal vez a ese modelo y a otros parecidos les faltaba un componente. Analizaban todas las raíces de la misma manera, sin importar la distancia que hubiera con el tallo de la planta. Pero, en realidad, mientras más lejos crece una raíz de la planta, más costoso es producirla y mantenerla.

Por lo tanto, Cabal y sus coautores crearon un nuevo modelo que considerara eso. “Incorporamos el espacio”, mencionó. “Y encontramos esta nueva teoría”.

En su modelo, una planta que enfrenta competencia producirá menos de esas raíces más caras y de mayor alcance que podrían entrelazarse con las de una vecina. Sin embargo, producirá un exceso de raíces cercanas a casa, con lo cual consolidará con eficacia su poder y evitará que las otras raíces le roben a distancia.

La mayor o menor producción de raíces en las plantas que tienen vecinas en comparación con las plantas solitarias depende de qué tan lejos estén las dos plantas que compiten entre sí, comentó Cabal. Por lo tanto, todos hallazgos de los estudios anteriores que parecían contradecirse son “posibles según nuestro modelo”.

A continuación, los investigadores aterrizaron sus matemáticas hipotéticas. Plantaron pimientos morrones en contenedores —algunos solos y algunos en pares con unos diez centímetros de distancia entre sí— y tiñeron las raíces de los pimientos rivales para diferenciarlos. Después de unos meses, mapearon dónde y qué tan densas habían crecido las raíces de las plantas y comprobaron que todo coincidía con el modelo. Los pimientos en pares produjeron más raíces de las que se quedaban cerca de su sitio en la tierra y menos de las que se alejaban más, en comparación con los pimientos que no compartieron su contenedor con ninguna otra planta.

El nuevo modelo “ofrece una excelente predicción básica de cómo podrían comportarse los sistemas de raíces en presencia de plantas vecinas” y hermana hipótesis y hallazgos que antes parecían contradictorios, afirmó Jochen Schenk, profesor de botánica en la Universidad Estatal de California, campus Fullerton, quien no estuvo involucrado en el estudio.

Aun así, Schenk advirtió que no se deben generalizar de manera excesiva los hallazgos.

“No voy a aceptar la aseveración de que una sola prueba con una sola especie vegetal puede decirnos cómo actúan todas las plantas”, señaló.

Es posible que las diferentes especies reaccionen entre sí de maneras diferentes. Una investigación reciente también sugiere que otras formas de vida, como los hongos y los microbios, influyen en la interacción de algunas plantas a nivel subterráneo.

Ni siquiera Cabal esperaba que su modelo y su experimento cuadraran con tal precisión. Aunque supone que algunos casos en el mundo real desafiarán ciertos aspectos del modelo, en verdad cree que el principio que presentan es correcto. Ahora planea probar su experimento en el mundo silvestre, en algunas especies de arbustos mediterráneos.

Si resulta que las plantas en efecto emplean esta estrategia de manera generalizada, se podría tomar en cuenta para incorporar estimados más precisos de la biomasa de las plantas en los modelos climáticos, mencionó Cabal. Y, si es posible, eliminar parte de la competitividad de las plantas también podría mejorar el rendimiento en la agricultura. Los cultivos egoístas que enfocan su energía en las raíces en vez de los frutos suelen dificultar la labor de los agricultores.

Cabal y sus coautores también desarrollaron un modelo de “solución cooperativa”, como la llamaron, para el problema de la repartición de nutrientes. En este escenario, “ninguna de las plantas es egoísta, ninguna maximiza sus propios beneficios”, comentó Cabal. Más bien, las plantas acomodan sus raíces de manera coordinada, como un grupo, para lograr la mayor absorción de nutrientes con la menor inversión total.

Por desgracia, en términos experimentales, “no lo encontramos en estas plantas”, mencionó.

Por ahora, cada pimiento deberá defenderse con sus propias raíces.

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