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May. 22, 2012

Hace 110 millones de años, la primera imagen de la polinización

by Luis Quevedo

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Comida y protección a cambio de sexo.
 
Si piensas que una relación así no puede durar, que está condenada al fracaso... Piensa de nuevo. La extraña pareja lleva así desde hace bastante más que el mejor engranado de los matrimonios conocidos. Lleva así cien... millones años.
"Enrique Peñalver me propuso que usáramos el sincrotrón para estudiar estas muestras de ámbar."
Hemos hablado con la doctora Carmen Soriano, investigadora del ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) en Grenoble, Francia, para que nos hable del artículo que ha publicado en la revista PNAS en el que desvela imágenes que son la prueba de la primera polinización conocida.
 
La historia tiene miga. El norte de España es mundialmente conocido -al menos en los círculos paleontológicos- por la calidad y cantidad de sus yacimientos de ámbar.
 
Podrás escuchar la entrevista con la Dra. Soriano en nuestro PODCAST
 
El ámbar el una roca fósil que se forma cuando la resina de plantas es comprimida durante siglos por el peso de la tierra hasta que solidifica. Un proceso similar al del petróleo y el carbón -de hecho, una de las pistas que delatan la presencia de ámbar puede ser un yacimiento de carbón o arcilla de calidad para cerámica- y que fue especialmente abundante en esa zona de España hace unos 120 a 100 millones de años.

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El Dr. Peñalver se hizo con unas piezas de ámbar que contenían unos insectos -minúsculos, de apenas dos milímetros- alados. Al examinarlas pudo ver que habían pequeñas motas de polvo sobre el lomo de algunos de éstos. El escenario era prometedor, podía tratarse de polen pero era muy difícil trabajar con la pieza de ámbar sin destruir parte de la información que contenía -por ejemplo: ¿había polen en los rincones no visibles de los insectos?- por lo que hacía falta utilizar una técnica más potente.
 
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Habíamos dejado a la doctora Soriano en mitad de que le propusieran usar "[...]el sincrotrón para estudiar estas muestras de ámbar." ¿Por qué el sincrotrón?
 
Unas líneas sobre el sincrotrón
Un sincrotrón es un acelerador de partículas capaz de generar un haz de rayos X de enorme potencia. Con éste, los científicos logran ver la materia a escala atómica. Carmen trabaja en uno de los más potentes del mundo, el ESRF.
 
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El ESRF es un imponente anillo de 800 metros de longitud, un edificio en forma de donut gigante instalado en una pequeña isla que el Isère forma en el interior de la ciudad de Grenoble, Francia. El aspecto redondeado y nítido de su exterior contrasta con las tripas de la bestia: decenas de estaciones experimentales que recuerdan más al interior de una misteriosa planta industrial salida de una película de David Lynch que al furiosamente blanco, inmaculado y silencioso laboratorio de la ciencia ficción. Las suaves curvas del exterior ceden el paso a multitud de cantos y aristas. Tubos y cables, compresores, computadoras y más cables. A ojos de un iniciado, sin embargo, este galimatías de metal cobra sentido de inmediato: nos encontramos en el interior de uno de los sincrotrones más potentes del mundo.
 
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El secreto de su funcionamiento, como el interior de la máquina, está lleno de aristas. Por los ochocientos metros de su anillo, una multitud de electrones giran a velocidades de vértigo impulsados por electroimanes acordes al tamaño de la instalación. Los imanes no están colocados aleatoriamente, sino entre las diferentes secciones de tubo recto que forman el anillo. Cuando los electrones llegan a estos codos, el campo magnético los obliga a girar y a proseguir su camino por el siguiente tramo del anillo. Es en ese punto donde el electrón, al cambiar su trayectoria, libera parte de su energía cinética emitiendo la radiación de rayos X que los científicos usarán más tarde para "iluminar" las muestras.

Este video -en inglés- explica el funcionamiento del sincrotrón. Imágenes del ESRF.
 
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Gracias a la radiación de sincrotrón, los investigadores consiguieron reconstruir las muestras en tres dimensiones y descubrir, por ejemplo, que había más polen escondido o que solo las hembras tenían polen adherido, no los machos.
 
Según el estudio, una de las hembras quedó atrapada en la resina cuando transportaba 140 granos y la otra 137 granos de polen*. Estos insectos, de menos de dos milímetros de longitud, presentan en su cuerpo unos pelos con pequeños anillos seriados -nunca antes observados- que facilitan la recogida y transporte del polen, similares a los pelos plumosos del cuerpo de las abejas, que realizan la misma función. El polen en cuestión perteneció a gimnospermas, plantas sin flores emparentadas con el Ginko y, más lejanamente, con los pinos o los abetos

Los investigadores también han encontrado machos, pero sin estos pelos y sin polen. Los insectos se han descrito dentro de un nuevo género cuyo nombre, Gymnopollisthrips, hace referencia a las gimnospermas, al polen y a los trips. A partir del conjunto de fósiles, los expertos han descrito dos especies, G. minor y G. maior que pertenecen a una familia que existe actualmente, la Melanthripidae. Todos los datos, incluido el de la cantidad de granos transportados por cada hembra, indican que los Gymnopollisthrips eran un eficiente polinizador, a la altura de los polinizadores de angiospermas actuales más eficientes.
 
Los pelos especializados, el tipo de polen y la relación con un grupo de insectos que actualmente vive en Nueva Zelanda y que, aunque no relacionados con los fósiles, sí se alimentan de plantas parecidas a éstos fueron los ingredientes con los que los científicos elaboraron un teoría de lo que estaba sucediendo.
 
 
Polinizador y sociable
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La teoría que proponen es que las larvas de estos insectos vivirían en los conos femeninos de una planta parecida a un Ginko. Estos conos u óvulos son estructuras cerradas sobre sí mismas y ahí es donde las larvas encontrarían refugio. Los adultos recolectarían polen del exterior con el que alimentarían a las larvas. Al entrar en este óvulo llevando el polen a cuestas, ayudarían a las plantas en su reproducción.
 
Esto, por tanto, no es tan solo la primera prueba de polinización sino también de un comportamiento social -cuidar de las larvas- que se atribuía hasta ahora solo a los grupos de las termitas y las abejas.
 
*Una nota sobre el polen
La polinización de gimnospermas por parte de insectos es un fenómeno muy raro. Las gimnospermas actuales, como los pinos, los abetos, las araucarias y las cicas, polinizan a través del viento, que transporta el polen al azar. Hace 110 millones de años, en pleno Cretácico (hace entre 135 y 65 millones de años), los bosques estaban constituidos principalmente por gimnospermas, y las angiospermas eran una minoría.

En ese periodo, las gimnospermas resiníferas produjeron mucha cantidad de resina, que ahora se encuentra fosilizada en forma de ámbar, por ejemplo en las piezas de Álava. El estudio concluye que el polen, perteneciente al grupo Cycadopites, pudo producirlo algún tipo de ginkgo o de cica, que actualmente son grupos relictos.

De los ginkgos, ahora solo sobrevive una especie, el Ginkgo biloba, que se considera un fósil viviente. Los granos de polen de esta especie son muy pequeños, de unas 20 milésimas de milímetro, y debían de tener una superficie con cierta capacidad adherente, según se desprende de los agrupamientos observados en el ámbar. Estos dos rasgos son característicos del polen que precisa de los insectos para dispersarse a otras flores.

Por otra parte, se conocen cicas polinizadas por escarabajos y trips. El único caso conocido de un género de trips que poliniza exclusivamente un grupo de cicas se da en Australia. Pero el hallazgo en ámbar español no está relacionado con estos casos australianos, aunque parezca lo contrario. 
 
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El equipo de científicos que ha llevado a cabo el estudio se compone de Enrique Peñalver y Eduardo Barrón del Instituto Geológico y Minero de España en Madrid; Xavier Delclòs de la Universidad de Barcelona; Andre y Patricia Nel del Muséum national d'histoire naturelle de Paris; Conrad Labandeira del Smithsonian Institution, Washington DC y Carmen Soriano y Paul Tafforeau del European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en Grenoble, Francia. Las muestras de ámbar eran provenientes de la colección del Museo de Ciencias Naturales de Álava (España).
Artículo original: http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1120499109
Fuente: SciFri & Universitat de Barcelona
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About Luis Quevedo

Luis is the Spanish Language Producer for NPR-Science Friday/ Recovering scientist that moved away from the bench and towards the light of the cathode ray tube of tv. He is a filmmaker, writer, producer, tv-host, and cultural agitator.

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