Planta

Definición de planta

(botánica) Cualquiera de los organismos eucariotas del reino biológico Plantae, caracterizado por ser fotosintético y tener una pared celular rígida. Etimología: del latín planta («retoño, brote, esqueje»).

Características de las plantas

Se denomina planta a cualquiera de los eucariotas que pertenecen al reino biológico Plantae. Las plantas, en el sentido más estricto, son embriofitas que incluyen plantas vasculares, hepáticas, hornabeques y musgos. Algunas referencias menos estrictas consideran a las algas verdes como plantas. Las algas verdes se componen de especies unicelulares y multicelulares que tienen cloroplastos y pared celular. Las características fundamentales que se enumeran a continuación se centran en los embriofitos. Son las siguientes:

• Las plantas son autótrofas. Fabrican su propio alimento mediante la fotosíntesis. Son capaces de captar energía a través del pigmento verde (clorofila) dentro del cloroplasto, y de utilizar el dióxido de carbono y el agua para producir azúcares como alimento y oxígeno como subproducto. Como autótrofas, las plantas suelen situarse al principio de la cadena alimentaria. Se las califica de productoras. Sirven de alimento a otros organismos, incluidos los animales. Los animales, por el contrario, son heterótrofos y necesitan consumir otros organismos para subsistir. Algunos animales (en particular, los herbívoros) dependen exclusivamente de las plantas, mientras que otros sólo comen carne o una mezcla de material animal o vegetal. Como las plantas son capaces de fabricar su propio alimento, no se alimentan de animales para crecer y sobrevivir. La excepción es un grupo de plantas carnívoras (por ejemplo, la Venus atrapamoscas) que capturan y se alimentan de presas animales, especialmente cuando las condiciones son menos favorables para la fotosíntesis.
• Las plantas son eucariotas. Al igual que los animales, las plantas tienen un núcleo distinto, unido a una membrana, dentro de la célula. El núcleo es un orgánulo que contiene cromosomas portadores de genes. Otros orgánulos suspendidos en el citoplasma de una célula vegetal son el aparato de Golgi, el retículo endoplásmico, los lisosomas, los peroxisomas y los plastos.
• Las plantas tienen plastos. La presencia de plástidos en el interior de una célula eucariota es una indicación de que es más probable que sea una planta que un animal. Hay diferentes tipos de plastos. Los cloroplastos son plastos que contienen clorofila (pigmentos verdes) y participan en la fotosíntesis. Los cromoplastos contienen pigmentos aparte del verde y participan en la síntesis y el almacenamiento de pigmentos. Los sistemas clorofílicos absorben la energía luminosa en determinadas longitudes de onda del espectro electromagnético. Los pigmentos también son responsables de la coloración de las estructuras vegetales (por ejemplo, hojas verdes, flores rojas, frutos amarillos). Los leucoplastos (por ejemplo, amiloplastos, elaioplastos, proteinoplastos) son plastos no pigmentados. Su función es principalmente el almacenamiento de alimentos. Las plantas almacenan alimentos en forma de azúcar, por ejemplo, almidón.
• Las plantas tienen una gran vacuola dentro de la célula. Esta estructura citoplasmática participa en la regulación de la presión de turgencia.
• Las plantas tienen paredes celulares rígidas aparte de la membrana plasmática. La pared celular confiere un soporte estructural añadido a la célula vegetal. Las plantas pueden no tener un sistema esquelético como el de los animales, pero su pared celular está compuesta principalmente por material celulósico que ayuda a proporcionar soporte estructural.
• Las plantas tienen una división celular distintiva en la que una placa celular (fragmoplasto) separa las células hijas.
• Las plantas no son tan móviles como los animales. No tienen la capacidad de desplazarse de un lugar a otro a voluntad. Por ello, tienen que enfrentarse a condiciones duras, como el calor. Una de las formas de soportar el calor es a través de sus paredes celulares, que impiden que su cuerpo se seque. A pesar de ello, las plantas siguen mostrando movimiento, pero de otra forma. Por ejemplo, el movimiento nástico se ejemplifica en el plegado de los foliolos de la planta Mimosa pudica cuando se tocan y en el cierre de la hoja de la Venus atrapamoscas al capturar una presa. Algunas plantas (por ejemplo, Betula pendula – abedul plateado) incluso dejan caer sus ramas y hojas por la noche como si estuvieran «durmiendo». Otra forma de movimiento de las plantas es el tropismo. El tropismo, sin embargo, es más una respuesta del crecimiento a un estímulo que un movimiento. Por ejemplo, las plantas tienden a crecer hacia la fuente de luz (fototropismo).
• Las plantas tienen plasmodesmos. Mientras que los animales tienen uniones celulares que mantienen las células en un tejido animal, las plantas tienen plasmodesmos que actúan como si fueran uniones celulares entre las células vegetales. La pared celular forma estos puentes citoplasmáticos entre células adyacentes. Estos «puentes» facilitan la comunicación entre las células y permiten la circulación de fluidos, por lo que ayudan a mantener la tonicidad de las células vegetales.
• Las plantas son pluricelulares, ya que están formadas por muchas células organizadas en tejidos y órganos que realizan una función específica como unidad. Los órganos de las plantas están especializados en el anclaje, el soporte y la fotosíntesis (por ejemplo, raíces, tallos, hojas, etc.)
• Las plantas son capaces de crecer ilimitadamente a través de los tejidos meristemáticos. Estos tejidos están formados por células indeterminadas que se dividen activamente y que dan lugar a tejidos diferenciados como la epidermis, los tricomas, el pellejo y los tejidos vasculares.
• Las plantas carecen de órganos sensoriales pero pueden percibir su entorno aunque de forma diferente. Las plantas pueden «ver», «oír» y «oler» a pesar de carecer de ojos, oídos y nariz. Parecen «sentir» y responder de formas no tan evidentes como en los animales. Puede que las plantas no tengan un sistema nervioso como el de los animales, pero aparentemente tienen un sistema propio basado en cómo responden a su entorno. La Arabidopsis, por ejemplo, a pesar de carecer de ojos, posee fotorreceptores (al menos 11 tipos) que ayudan a la planta a detectar la luz.1 En otro ejemplo, la herbivoría podría instigar la liberación de ciertas sustancias químicas en la parte de la planta afectada.2 También se ha observado que las plantas liberan sustancias químicas de defensa que disuaden a los herbívoros. Se ha observado que los tomates liberan señales volátiles para advertir a las plantas cercanas de un ataque inminente de los herbívoros.3
• Las plantas se reproducen por medios asexuales y sexuales. La reproducción asexual en las plantas se lleva a cabo por gemación, fragmentación, fisión, formación de esporas, propagación vegetativa, apomixis, etc. La reproducción sexual implica gametos masculinos y femeninos que se fusionan en la fecundación. En general, el ciclo de vida de las plantas incorpora la alternancia de generaciones, es decir, la alternancia de fases de esporofito y gametofito.
• Las plantas «respiran». A través de los estomas, el dióxido de carbono de la atmósfera entra en la célula vegetal. Mediante la fotosíntesis, el dióxido de carbono se convierte en oxígeno, que la planta libera como subproducto metabólico a la atmósfera a través de los estomas.
• Las plantas pueden no tener otros sistemas biológicos bien definidos, pero producen sustancias químicas implicadas en las funciones de defensa e inmunidad de la planta y hormonas vegetales que actúan como moléculas de señalización.

Cuerpo de la planta

Los embriofitos, en general, tienen dos sistemas de órganos principales: (1) sistema de brotes y (2) sistema de raíces. El sistema de brotes incluye partes del cuerpo que se encuentran en la parte superior de la planta mientras que el sistema de raíces consiste en partes del cuerpo que se encuentran en la parte inferior. El sistema de brotes puede incluir órganos de la planta como tallos, ramas, hojas, flores y frutos. Suelen encontrarse por encima del suelo. El sistema radicular incluye raíces, tubérculos y rizomas. A menudo se encuentran bajo tierra.

Los tejidos de las plantas son:

• Tejidos embrionarios o meristemáticos: tejidos vegetales formados por células indiferenciadas y mitóticamente activas. Ejemplos son el meristemo apical y el cambium
• Tejidos permanentes – tejidos vegetales que están formados por células diferenciadas. Los tejidos permanentes pueden clasificarse a su vez en fundamentales (por ejemplo, parénquima, colénquima, esclerénquima) y complejos (por ejemplo, tejidos del floema y del xilema)
• Tejidos reproductivos – tejidos vegetales que participan en la reproducción. Ejemplo son los tejidos esporógenos

Las células de las plantas son eucariotas, es decir, con núcleo bien definido. El núcleo contiene los cromosomas que llevan los genes. Además del núcleo, los otros orgánulos son el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, las mitocondrias, los lisosomas y los plastos. Los plastos pueden clasificarse en función de los pigmentos: cloroplastos (con clorofila, pigmento verde), cromoplastos (con pigmentos aparte del verde) y leucoplastos (plastos incoloros). La gran estructura del interior de la célula vegetal es la vacuola. Es responsable de la regulación de la presión de turgencia.

La membrana plasmática rodea el citoplasma donde están suspendidos estos orgánulos. Además de la membrana plasmática, la célula tiene una capa adicional llamada pared celular. La pared celular, sin embargo, no es exclusiva de los embriofitos. Otros organismos como los hongos, las algas y ciertas bacterias tienen paredes celulares. La pared celular de las embriofitas se compone de paredes celulares primarias y secundarias. La pared celular primaria contiene celulosa, hemicelulosas y pectina. La pared celular secundaria es una capa más gruesa. Es rica en lignina que refuerza e impermeabiliza la pared. La pared celular tiene muchas funciones importantes y una de ellas es ayudar a resistir la presión osmótica.

Cuando una célula vegetal se coloca en una solución hipertónica, el agua se desplaza hacia la célula y hace que ésta se hinche. La presencia de la pared celular impide que la célula estalle durante la ósmosis excesiva. Por el contrario, cuando una célula vegetal se coloca en una solución hipotónica, el agua se difunde fuera de la célula y se pierde la presión de turgencia, lo que hace que la célula se vuelva flácida. Una mayor pérdida de agua dará lugar a la plasmólisis y, finalmente, a la citorreducción, el colapso completo de la pared celular.

Aparte de la osmorregulación, los procesos fisiológicos fundamentales que llevan a cabo las plantas incluyen la fotosíntesis, la respiración, la transpiración, los tropismos, los movimientos násticos, el fotoperiodismo, los ritmos circadianos, la germinación de las semillas y la latencia.

Genómica de las plantas

Las plantas tienen grandes genomas. Entre los genomas de plantas que se han secuenciado, el del trigo Triticum asestivum es el más grande, con sus aproximadamente 94.000 genes.4

Ciclo de vida de las plantas

El ciclo de vida de las plantas se compone de dos generaciones: la generación del gametofito y la del esporofito. La fase de alternancia de formas diploides y haploides se denomina alternancia de generaciones. Esto también se observa en algunas algas como los Archaeplastida y los Heterokontophyta. En las algas con alternancia de generaciones, el esporofito y el gametofito son organismos independientes.

En los embriofitos, la generación del gametofito es aquella en la que la fase comienza con una espora que es haploide (n). La espora sufre una serie de divisiones mitóticas para dar lugar a un gametofito. Un gametofito es una forma vegetal multicelular haploide. Sólo tiene un juego de cromosomas. La fase de gametofito es la fase sexual en el ciclo de vida y, por tanto, la planta desarrollaría órganos sexuales que producen gametos, que también son haploides. Los gametos que participan en la fecundación entrarían posteriormente en la generación del esporofito caracterizado por la forma de la planta que es diploide tras la unión de los gametos.

En las traqueofitas (plantas vasculares), el esporofito tiene una forma multicelular y es la fase dominante. Así, el esporófito constituye la planta principal que vemos. Por el contrario, en las briofitas (por ejemplo, musgos y hepáticas), el gametofito es el dominante y, por lo tanto, es la planta principal que percibimos.

En general, las etapas de la vida de las traqueofitas parten de una semilla que se desarrolla en una púa cuando las condiciones son propicias para el crecimiento. La púa crece produciendo hojas y haciendo crecer tallos y ramas. Se convierte en una planta adulta que acaba produciendo flores. Las flores llevan células sexuales como los espermatozoides en el grano de polen y los óvulos en los óvulos del ovario. La unión de las células sexuales da lugar a un cigoto contenido en la semilla. Las plantas monoicas llevan ambas células sexuales mientras que las dioicas sólo llevan un tipo de célula sexual.

Las plantas también pueden reproducirse asexualmente. Lo hacen sin que intervengan los gametos. Mediante la reproducción asexual, surgen nuevas plantas por medio de la brotación, la fragmentación, la fisión, la formación de esporas, la propagación vegetativa y la apomixis.

La senescencia de las plantas se refiere al proceso de envejecimiento de las mismas. Por ejemplo, el amarillamiento de las hojas se produce como resultado de la degradación de la clorofila, dejando así sólo los carotenoides, durante la senescencia de las hojas. Sin embargo, algunas plantas pueden seguir formando nuevas hojas, como en las plantas de hoja caduca.

Ecología vegetal

Dado que las plantas son capaces de realizar la fotosíntesis, no necesitan cazar o alimentarse de animales para conseguir comida (con la excepción de las plantas carnívoras). Pueden fabricar su propio alimento utilizando la energía de la luz, el dióxido de carbono de la atmósfera y las moléculas de agua. Sin embargo, una de las fuentes de dióxido de carbono son los residuos que los animales exhalan durante la respiración. A cambio, desprenden oxígeno como producto de desecho de la fotosíntesis. El oxígeno es crucial para la supervivencia de los organismos aeróbicos, incluidos los animales.

Las plantas obtienen otros nutrientes vitales de los minerales disueltos en el suelo. Los absorben a través de sus raíces. Algunos de los macronutrientes que obtienen del suelo son el calcio, el magnesio, el nitrógeno, el fósforo, el potasio y el azufre. En cuanto a los micronutrientes, las plantas absorben boro, cloruro, cobre, hierro, manganeso y molibdeno. Así, las partes muertas o la planta entera conducen a su descomposición y a la devolución de minerales y compuestos esenciales a la Tierra.

Debido a su sentido de la independencia, suelen situarse al principio de la cadena alimentaria. Son los principales productores de un ecosistema. Así, la extinción de especies vegetales puede causar un gran impacto en un ecosistema. La Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), un sistema de evaluación del estado de conservación de las especies en todo el mundo, utiliza un sistema de etiquetado de especies basado en el riesgo de extinción. En consecuencia, las especies pueden clasificarse como: «datos insuficientes», «menos preocupante», «casi amenazada», «vulnerable», «en peligro», «en peligro crítico», «extinguida a nivel regional», «extinguida en la naturaleza» y «extinguida». En 2016, la UICN informó de que 2.493 plantas estaban en peligro crítico mientras que 3.654 plantas están en peligro.5
Las plantas interactúan con otros organismos y forman simbiosis. Los ejemplos son los siguientes:

• mutualismo – por ejemplo plantas que proporcionan néctar a las abejas melíferas mientras éstas ayudan a esparcir los granos de polen de la planta
• depredación – por ejemplo, plantas carnívoras que capturan insectos y pequeños animales
• competencia – por ejemplo, plantas que compiten con otras plantas por el hábitat en términos de espacio disponible y nutrientes
• comensalismo – por ejemplo, frutos de plantas que se adhieren al pelaje de los animales para transportarlos libremente
• parasitismo – por ejemplog. plantas parásitas que obtienen nutrientes de su huésped, como la Cuscuta (dodder) que se adhiere en, y produce haustorios que absorben nutrientes de, una acacia

En 2011, el Censo de la Vida Marina estimó que podría haber alrededor de 8,7 millones de especies de eucariotas en la Tierra, y de esta cifra, se predijo que alrededor de 298.000 era el número total de especies de plantas. 215, 644 ya habían sido descritas y catalogadas.6

Evolución de las plantas

Según la teoría endosimbiótica, orgánulos como los plastos y las mitocondrias representan a los antiguos procariotas de vida libre. Los cloroplastos parecen estar relacionados con las cianobacterias procariotas. La base es la similitud estructural entre las cianobacterias y los cloroplastos. Además, ambos tienen los mismos pigmentos fotosintéticos y una única molécula circular de ADN como genoma. Al parecer, los acontecimientos endosimbióticos condujeron a la aparición de los primeros eucariotas fotosintéticos hace mil millones de años. Se cree que la Charophyta (un subgrupo de algas verdes) es de la que surgieron las embriofitas. Las charofitas y las embriofitas comparten muchos rasgos similares, por ejemplo, la formación de fragmoplastos durante la mitosis.

A continuación se muestra una breve cronología de la evolución de las embriofitas:

• Eón Fanerozoico » Era Paleozoica » Período Ordovícico: En el período Ordovícico (hace 485 millones de años a 440 millones de años) aparecieron los primeros embriofitos (plantas terrestres).
• Eón Fanerozoico » Era Paleozoica » Período Devónico: En el período Devónico (hace 415 millones de años a 360 millones de años), las plantas primitivas, los árboles y los bosques de tipo arbustivo dominaron la tierra y proporcionaron nuevos hábitats a los animales terrestres. El helecho primitivo Elkinsia desarrolló semillas, especialmente a finales del período Devónico.
• Eón Fanerozoico » Era Mesozoica: Esta era abarcó desde hace 252 millones hasta 66 millones de años. En el Triásico (hace aproximadamente 200 millones de años) aparecen las plantas con flores.
• Eón Fanerozoico » Era Cenozoica: Esta era llamada de la «nueva vida» es la era geológica más reciente que abarca desde hace 66 millones de años hasta la actualidad. Durante esta era, desde hace unos 40 millones de años, aparecieron las hierbas. Estas plantas y muchos otros grupos de plantas evolucionaron un nuevo mecanismo de metabolismo para sobrevivir al bajo CO2 y a las condiciones áridas de los trópicos.

Fuente recomendada: Darwin Reviews – la serie de revisiones más prestigiosa del Journal of Experimental Botany y los temas que se eligen cuidadosamente en los campos más progresistas de la investigación.

Taxonomía de las plantas

La definición inicial de las plantas incluye las algas verdes, los hongos y los embriofitos ya que todos tienen cloroplastos y pared celular. Sin embargo, las algas y los hongos finalmente fueron trasladados a sus respectivos reinos.

En el sentido más estricto, las plantas (es decir, Plantae sensu strictissimo) son aquellas que básicamente son multicelulares, con paredes celulares que contienen celulosa, y tienen cloroplastos para la fotosíntesis. En este caso, el reino Plantae está compuesto por los embriofitos, como las plantas vasculares, las hepáticas, los musgos y otras plantas fósiles que comparten las mismas características.

Plantae sensu stricto («plantas, en sentido estricto») incluye los embriofitos y las algas verdes (Chlorophyta y Charophyta). Ésta sigue siendo una definición ampliamente reconocida de las plantas. Forman el clado Viridiplantae (o Chlorobionta), que se llama comúnmente las plantas verdes. Las diferentes divisiones del reino Plantae sensu stricto son las siguientes:

• Chlorophyta
• Charophyta
• Marchantiophyta (hepáticas)
• Anthocerotophyta (hornabeques)
• Bryophyta (musgos)
• Lycopodiophyta (musgos club)
• Pteridophyta (helechos, helechos batidores, y colas de caballo)
• Cycadophyta (cícadas)
• Ginkgophyta (ginkgo)
• Pinophyta (coníferas)
• Gnetophyta (gnetófitos)
• Magnoliophyta (plantas con flores)

Significado

Las plantas son esenciales para la vida de los diferentes organismos ya que son las productoras en la cadena alimentaria. Almacenan el almidón. También sirven como una importante fuente de minerales y compuestos.

Las plantas sirven de hábitat a ciertos organismos (por ejemplo, insectos y organismos arborícolas). También son la mayor fuente de oxígeno que los animales aeróbicos necesitan para vivir.

Ciertas plantas tienen propiedades medicinales. El diente de león (Taraxacum officinale) como laxante suave, las hojas de llantén (Plantago major) para reducir la inflamación y el dolor, y las raíces y hojas de bardana (Arctium minus) para aliviar el eczema o la piel agrietada son sólo algunas de las múltiples plantas medicinales.

El ser humano utiliza las plantas para la fabricación de diversos productos como aceites esenciales, pigmentos, resinas, taninos, alcaloides, ámbar, ceras, cosméticos, plásticos, caucho, barnices, lubricantes, tintas, etc.
La madera de las plantas se utiliza en la construcción de edificios, instrumentos musicales, barcos y muebles. También se utiliza en la fabricación de papel.

Investigación

La rama de la ciencia que estudia las plantas se llama botánica (o biología vegetal). Un experto en este campo se llama botánico. Algunas de las áreas de estudio son la morfoanatomía, la citología, la histología, la fisiología, la ecología, la evolución, la taxonomía y la patología. Diversos grupos de plantas dieron lugar a subdisciplinas como:

• Paleobotánica – el estudio de las plantas fósiles
• Algología – el estudio de las algas
• Micología – el estudio de los hongos
• Briología – el estudio de los musgos, hepáticas,
• Pteridología – el estudio de los helechos
• Palinología – el estudio de los granos de polen y las esporas

La botánica aplicada se ocupa de los usos comerciales y económicos de las plantas. Abarca la agricultura (por ejemplo, la agronomía, la horticultura, el cultivo de plantas), la silvicultura (por ejemplo, la dendrología, la tecnología de la madera), la botánica farmacéutica y la arquitectura del paisaje.

Clasificación científica

• Dominio: Eukaryota
• (sin clasificación): Archaeplastida
• Reino: Plantae Copeland, 1956

Ver también

• Botánica
• Fungi
• Algas
• Animales

Referencia

1. Gabbatiss, J. (2017, 1 de enero). Las plantas pueden ver, oír y oler – y responder. Recuperado de http://www.bbc.com/earth/story/20170109-plants-can-see-hear-and-smell-and-respond
2. La planta emite un «SOS» de defensa vegetal cuando le hacen daño – Blog de Biología & Diccionario en línea. (2018, 22 de septiembre). Recuperado de https://www.biologyonline.com/plant-sets-off-sos-for-plant-defense
3. Mescher, M. C., & De Moraes, C. M. (2014). Pasar la munición. Nature, 510(7504), 221-222. https://doi.org/10.1038/510221a
4. Brenchley, R., Spannagl, M., Pfeifer, M., Barker, G. L. A., D’Amore, R., Allen, A. M., Hall, N., et al. (2012). Analysis of the bread wheat genome using whole-genome shotgun sequencing. Nature, 491(7426), 705-710. https://doi.org/10.1038/nature11650
5. En peligro de extinción (CR). (2016). Recuperado de http://cmsdocs.s3.amazonaws.com/summarystats/2016-2_Summary_Stats_Page_Documents/2016_2_RL_Stats_Table_2.pdf
6. Censo de la vida marina. (2011, 24 de agosto). Cuántas especies hay en la Tierra? Unos 8,7 millones, según una nueva estimación. ScienceDaily. Recuperado de http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110823180459.htm

Lectura adicional

• Propagación vegetativa de plantas – Science Learning Hub. (Lee esto para conocer las distintas formas de propagar una planta mediante métodos asexuales.)

Notas

La clasificación taxonómica de los organismos puede cambiar en función de nuevos descubrimientos.