La revolución terrestre de las plantas con flor y la hiperdiversidad en insectos

Andrés Ramírez Ponce

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 18 de abril 2022

Después de la extinción del cretácico que acabó con los dinosaurios, ocurrió una explosión en la diversificación protagonizada por las plantas con flores e insectos herbívoros. 

Palabras clave: Coevolución, plantas con flor, insectos, herbivoría, polinización. 

Después de una gran catástrofe en la historia de la vida en la tierra que llevó a la extinción de los dinosaurios en el cretácico (145-66 millones de años), ocurrió una explosión de diversidad en los ambientes terrestres que coincidió con el surgimiento de las plantas con flores o Angiospermas, evento conocido como la Revolución Terrestre de las Angiospermas. Muchos de los grupos de plantas y animales más exitosos se diversificaron en este periodo (Fig. 1). 

Fig 1. Diversificación de diversos grupos de organismos terrestres (Modificado de Benton et al, 2021).

Si bien, existe un debate acerca del origen de las plantas con flores, que se remonta a unos 200-300 millones de años, su gran diversificación ocurrió hace unos 66 millones de años, periodo en el que también se diversificaron los grupos de insectos más exitosos, entre ellos, las mariposas (Orden Lepidoptera), las moscas (Orden Diptera), las avispas y abejas (Orden Hymenoptera), las cigarras y chinches (Orden Hemiptera), y los escarabajos (Orden Coleoptera). Estos órdenes hiperdiversos de insectos tienen una estrecha relación ecológica con las plantas con flor, ya sea como herbívoros o polinizadores, a diferencia de otros grupos de insectos parásitos o depredadores, incluso más antiguos, pero mucho menos diversos como las libélulas (Orden Odonata), las mantis (Orden Mantodea), entre otros (Fig. 2). 

Los primeros polinizadores coevolucionaron con plantas del grupo de las aráceas, similares a los alcatraces y anturios, que atraen a los insectos a través de compuestos volátiles. Además, estos insectos también pueden interactuar como herbívoros, florívoros (especies que se alimentan de las flores), depredadores y dispersores de semillas. Un ejemplo es la frecuente polinización de insectos, trasportando el polen de especies de plantas como las Araceae (alcatraces) y las Annonaceae (chirimoyas y guanábanas). Estas familias son de las más antiguas plantas con flores y se caracterizan por tener estructuras reproductivas fuertes, que se consideran resistentes al daño que los escarabajos pueden ocasionar a las flores. 

A escala global, entre las plantas y los animales, las angiospermas y los insectos son los grupos dominantes, con cifras estimadas en 250,000 y 751,000 especies respectivamente (Fig. 3), aunque su diversidad puede ser mucho mayor. Esto significa que las angiospermas son el grupo más diverso de plantas y las podemos encontrar como árboles, arbustos, hierbas o lianas, en ambientes acuáticos y terrestres. Por su parte, más de la mitad de la vida en la tierra son insectos, y los escarabajos son su grupo más diverso, con unas 420,000 especies descritas, su número supera por 75 veces a todos los vertebrados, o cuatro veces más diverso que todos los arácnidos. 

Figura 3. Diversidad mundial en diferentes grupos de organismos

Tomada de: http://entomologia.rediris.es/introento/02cuanta_diversidad_biologica.htm

Una de las preguntas más relevantes sobre estos grupos hiperdiversos es: ¿Por qué han sido tan exitosos? Considerando que, desde su origen, hasta la explosión de su diversificación, tuvieron que pasar más de 170 millones de años en el caso de las angiospermas, y más de 250 millones de años en el caso de los escarabajos. La respuesta no es sencilla, pero existe evidencia sobre algunos atributos únicos en las gimnospermas que se relacionan con la flor. En particular, la flor, es una modificación del tallo y de las hojas que constituyó una innovación evolutiva que les permitió a las plantas llamar la atención de los insectos para transportar su polen y asegurar su reproducción sexual, además de resistencia frente a la sequía, una capa protectora de la semilla y desarrollo de vasos conductores eficientes del agua. En el caso de los insectos, el beneficio directo fue la obtención de alimento, además de la transferencia horizontal de genes bacterianos y fúngicos en sus sistemas digestivos que les permitió desarrollar la capacidad de digerir la lignocelulosa de las plantas, una asombrosa y compleja relación evolutiva entre insectos, plantas y microorganismos (slider).

Referencias

• Benton, M.J., Wilf, P., and Sauquet, H. 2021. The Angiosperm Terrestrial Revolution and the origins of modern biodiversity. New Phytologist, 233: 2017–2035. https://doi.org/10.1111/nph.17822
• McKenna, D., Shin, S., Ahrens, D., et al. 2019. The evolution and genomic basis of beetle diversity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(49). DOI: 10.1073/pnas.1909655116
• Misof, B., Liu, S., Meusemann, K., et al. 2014. Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution. Science, 346(6210): 763-767. DOI: 10.1126/science.1257570.
• Schiestl F.P., and Dötterl, S. 2012. The evolution of floral scent and olfactory preferences in pollinators: coevolution or pre-existing bias? Evolution, 66(7): 2042-55. DOI: 10.1111/j.1558-5646.2012.01593.x. 
• Villaseñor, J.L., and Ortíz, E. 2014. Biodiversidad de las plantas con flores (División Magnoliophyta) en México. Revista Mexicana de Biodiversidad, 85: S134-S142. DOI: 10.7550/rmb.31987
• Van der Kooi, C., and Ollerton, J. 2020. The origins of flowering plants and pollinators. Science, 368(6497): 1306-1308. DOI: 10.1126/science.aay3662

Slider: Pareja de escarabajos copulando y alimentándose de una flor. Crédito: Andrés Ramírez Ponce