Trucos apestosos: cómo las plantas calientes y malolientes atraen a los polinizadores

A finales del invierno, en las pantanosas tierras bajas del noreste de Estados Unidos, se puede percibir un olor a carne podrida. La improbable fuente de ese olor son flores —cosas puntiagudas de color granate, del tamaño de un puño, que sobresalen del suelo aún helado como grotescos heraldos de la primavera—.

Estas son las flores de la col de mofeta (Symplocarpus foetidus), y las moscas y otros polinizadores se sienten atraídos por su olor pútrido, así como por el calor de las flores. La col de mofeta es una de las pocas plantas capaces de generar grandes cantidades de calor, lo que se conoce como termogénesis: sus tejidos florales pueden alcanzar los 84 grados Fahrenheit (28,9 grados Celsius), incluso en días casi helados.

Los científicos se preguntan por qué algunas plantas se molestan en producir calor; al fin y al cabo, el proceso es metabólicamente costoso. Sin embargo, la termogénesis se ha documentado en 14 familias de plantas diferentes, algunas de ellas con más de cien especies generadoras de calor. El loto sagrado (Nelumbo nucifera) puede hacer que sus flores alcancen los 95 °F (35 °C) y mantener ese calor durante días; la famosa flor cadáver gigante (Amorphophallus titanum) alcanza temperaturas similares, generando su calor en pulsos.

“La termogénesis debería ser energéticamente costosa para un organismo, ¿verdad? Solo estás quemando energía; estás quemando carbohidratos que has fabricado”, dice la ecóloga química Shayla Salzman, de la Universidad de Georgia en Athens, al oeste de Atlanta. “Así que, si es energéticamente costoso, entonces es algo que deberías haber perdido a lo largo del tiempo evolutivo —a menos que tuviera algún beneficio igualmente valioso—”.

Para los animales de sangre caliente, la ventaja de un cuerpo caliente es que los músculos, los nervios y el cerebro siguen funcionando, aunque haga frío.

Pero para las plantas estudiadas hasta ahora, el beneficio parece ser que las flores cálidas les ayudan a tener sexo.

Los científicos están empezando a entender cómo se produce este beneficio. En algunas plantas, la generación de calor se ha relacionado con la prevención de la congelación de las partes florales, mientras que, en otras, el calor puede ayudar a atraer a los polinizadores o fomentar la difusión de sustancias químicas aromáticas atractivas. Cuanto más estudian los científicos la termogénesis, más descubren que no es un instrumento sin filo. Se trata más bien de una herramienta que las plantas manejan con matices sorprendentes.

Entre las plantas termogénicas más famosas se encuentran las de la familia de las arumáceas (Araceae), que cuenta entre sus miembros con la col de mofeta y la flor cadáver gigante. Estas dos plantas tienen grandes partes florales de color oscuro que, junto con su generación de calor, son una artimaña: se disfrazan de cadáveres en descomposición y, por tanto, de lugares acogedores y ricos en alimentos para poner huevos. Las moscas o escarabajos engañados se arrastran y se empolvan con polen que luego llevan a otras flores mientras siguen a la caza de un lugar adecuado para poner sus huevos.

Más recientemente, los investigadores han estudiado la termogénesis en el gran género de arum Amorphophallus, que incluye la planta cadáver gigante. Las moléculas aromáticas varían mucho en Amorphophallus, pero suelen ser desagradables: en un informe de 2023, los investigadores señalaron que los olores pueden ir “desde carroña, heces, orina, estiércol, pescado, aguas residuales, gases nauseabundos, queso rancio hasta hongos y fruta en fermentación”. Se supone que muchos Amorphophallus son imitadores de los lugares de cría, como la planta cadáver, pero la termogénesis solo se había investigado en nueve de las 237 especies.

En un experimento clásico sobre este mimetismo de los lugares de cría, como lo llaman los científicos, los investigadores estudiaron las sustancias químicas aromáticas producidas por un arum termogénico llamado Helicodiceros muscivorus, cuyas flores peludas y granates son polinizadas por moscas que zumban entre las colonias de gaviotas que anidan en las costas mediterráneas donde crece. Los investigadores descubrieron que las sustancias químicas aromáticas producidas por las flores de esta planta incluyen algunos de los mismos compuestos que se desprenden de los cadáveres de las gaviotas muertas, pero las moscas no pueden distinguir las mezclas de olores. En un segundo estudio se observó que el calor de las flores coincidía con la temperatura alcanzada por el cadáver de una gaviota en descomposición.

El botánico Cyrille Claudel, del herbario de la Universidad de Hamburgo, y Alexandre Antonelli, director científico del Real Jardín Botánico de Kew, en Inglaterra, dedicaron varios años a registrar la temperatura de las flores de Amorphophallus como parte de la tesis doctoral de Claudel. Los científicos estudiaron más de 100 plantas que representaban 80 especies de Amorphophallus, tomando medidas cada cinco minutos durante la floración.

Los resultados fueron sorprendentes: la termogénesis en Amorphophallus era muy variada, según informó el equipo en la revista Plant Journal. Muchas especies producían calor durante al menos 48 horas, algunas lo mantenían durante cinco o seis días y una especie casi tres semanas; una cuarta parte de las especies, mientras tanto, apenas se calentaban. Una de las especies más pequeñas estaba entre las que tenían las flores más cálidas. La más cálida de todas era la A. longituberosus, de olor dulce; sus flores de color crema alcanzaron más de 40°C (104°F), superando en 21,7°C la temperatura ambiente.

Aunque desconocen la razón de toda esta variedad, Claudel sospecha que, evolutivamente hablando, fabricar calor podría echar una mano a las plantas generando dióxido de carbono. Está demostrado que el dióxido de carbono atrae a los insectos (es lo que atrae a los mosquitos a las personas, por ejemplo). El gas burbujea de la materia en descomposición, incluidos los cuerpos en descomposición, y en los estudios de Claudel, estaba presente en la nube de sustancias químicas liberadas por todas las especies de Amorphophallus termogénicas investigadas.

A veces todos salimos ganando

Las plantas que imitan los lugares de cría, como hace la planta cadáver gigante, son tramposas: atraen a los polinizadores con el olor y el aspecto de la descomposición, pero no ofrecen recompensa alimentaria. Sin embargo, algunas plantas ofrecen verdaderos lugares de cría ricos en polen nutritivo como parte de una relación mutualista. Estos mutualismos son comunes entre las cícadas, un grupo de plantas evolutivamente antiguo de casi 400 especies, casi todas termógenicas.

Las cícadas producen conos que contienen polen u óvulos; estos conos masculinos o femeninos crecen siempre en plantas diferentes. Salzman, especializado en cícadas, se sintió intrigado inicialmente por un antiguo informe sobre la finura termogénica en la cícada Macrozamia lucida. Esta especie australiana es polinizada por trips o arañuelas, insectos diminutos que eclosionan en los conos masculinos, donde podrían pasar felizmente su juventud sin moverse y atiborrándose de polen. Pero este arreglo plantea un problema a la cícada: cómo conseguir que los trips visiten y polinicen los conos que contienen los huevos, que no ofrecen ninguna recompensa alimenticia de polen y requieren un viaje a una planta separada.

La respuesta en el caso de Macrozamia es la repulsión química. Cada día, las plantas con conos masculinos se calientan hasta unos 12 °C (22 °F) por encima de la temperatura ambiente, lo que provoca un aumento de casi un millón de veces en la emisión de sus moléculas de olor. Esto convierte lo que empezó como un olor atractivo en algo más parecido a un gas nocivo. (“Sabes, como cuando alguien lleva demasiada colonia en un ascensor y te mueres de ganas de salir de ahí”, dice Salzman). Esto hace que los trips se alejen de los conos masculinos y se acerquen a las plantas con conos femeninos de olor más suave, y así la planta queda polinizada.

Salzman se preguntaba si esta estrategia de empuje y tracción, como la llaman los investigadores, era una rareza aislada o un esquema utilizado desde hace mucho tiempo por otras cícadas. Así que se fijó en la especie mexicana Zamia furfuracea, separada de la australiana Macrozamia por unos 150 millones de años de evolución. La especie Zamia es polinizada por gorgojos que, como los trips de M. lucida, viven en el cono de polen masculino de la planta.

Los científicos utilizaron una aspiradora y un filtro para capturar las sustancias químicas volátiles emitidas por las cícadas Zamia a intervalos de una hora; registraron la temperatura de los conos de las cícadas, grabaron en vídeo las idas y venidas de los gorgojos y probaron sus respuestas a diversas concentraciones de 1,3-octadieno, el principal atrayente químico emitido por los conos.

Efectivamente, en los conos masculinos, la concentración de 1,3-octadieno alcanzaba su máximo cada noche, provocando un éxodo masivo de gorgojos, según informaron Salzman y sus colegas en 2020 en Science Advances. En los conos femeninos, la emisión de 1,3-octadieno alcanzaba niveles más suaves y atractivos que atraían a los gorgojos portadores de polen que huían de los conos masculinos.

Salzman sospecha que el calor de las cícadas puede hacer algo más que ayudar a las sustancias químicas aromáticas a flotar por el aire. “Las cícadas no solo aumentan su olor con los cambios de temperatura, sino que también cambian su olor”, afirma. “Pueden oler muy distinto por la mañana que por la tarde”. Aún no ha descifrado toda la química, pero sospecha que el calor puede estimular reacciones químicas que generen moléculas aromáticas adicionales, cambiando el olor.

Investigaciones recientes apoyan esta idea. En 2022, científicos informaron que durante la termogénesis en las flores de la magnolia yulan (Magnolia denudata), se produce un aumento en la creación de sustancias químicas necesarias para fabricar moléculas de olor.

El calor por sí mismo

La idea de que los tejidos florales calientes podrían ayudar a impulsar la producción de compuestos aromáticos encaja con las investigaciones que sugieren que la termogénesis desempeñó un papel crucial en el establecimiento de la asociación entre las plantas y sus insectos polinizadores.

El calentador en sí —la enzima que la mayoría de las plantas parecen utilizar para elevar la temperatura de sus tejidos— es evolutivamente antiguo. Todas las plantas parecen tenerla, incluso las especies no termogénicas, afirma el bioquímico Anthony Moore, profesor emérito de la Universidad de Sussex, Inglaterra, y profesor visitante de la Universidad de Padua, Italia. De hecho, la enzima del calentador también se encuentra en muchas bacterias y hongos, señala, e incluso en algunos animales primitivos como las esponjas (Moore realizó gran parte de la investigación sobre la estructura de la enzima y es coautor de un artículo sobre su función en el Annual Review of Plant Biology). Esta propagación sugiere que la enzima apareció bastante temprano en el árbol genealógico de la vida.

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Muchas plantas probablemente utilizan la enzima del calentador —se llama oxidasa alternativa— a diario, solo que no a niveles detectables, dice Allison McDonald, experta en bioquímica y metabolismo vegetal de la Universidad Wilfrid Laurier de Waterloo, Ontario. “Estarían generando calor en cantidades minúsculas”, afirma. Esto parece permitir a las plantas cierta flexibilidad metabólica, cambiando el flujo de diversas moléculas a través de la bioquímica de la célula. Esa era probablemente la función original de la enzima, pero las plantas termogénicas la cooptaron y aumentaron su actividad hasta niveles extravagantes.

El aprovechamiento del calentador para atraer polinizadores pudo producirse por primera vez hace más de 300 millones de años, según han propuesto recientemente unos científicos en Nature Plants. Fue antes de la gran explosión de diversidad de insectos polinizadores —antes de las mariposas, antes de las abejas— y antes del espectacular aumento de las plantas con flores.

Tal vez, en los albores de la polinización, el calor fuera el aliciente original. Es posible que atrajera a los primeros insectos, como escarabajos y trips, con un respiro tostado del mundo exterior y que pronto se entrelazara con la fragancia. ¿La asombrosa diversidad de flores vistosas y elaboradas que atraen a los polinizadores de muchas plantas hoy en día? Esos elementos accesorios visuales habrían llegado más tarde, impulsados por la calidez y los perfumes de las plantas del pasado.

Artículo traducido por Debbie Ponchner