¿Por qué las hojas de las plantas tienen formas tan diferentes?

Las hojas son el principal lugar de la fotosíntesis y son la "fábrica" de la práctica totalidad del alimento del planeta. Conocer los genes implicados en la formación de las hojas, su tamaño, su forma, su frecuencia puede dar lugar a una nueva revolución verde con un masivo incremento de las cosechas porque la productividad de la inmensa mayoría de las plantas va a depender del éxito fotosintético de sus hojas. También puede ayudar a generar variantes de nuestras cosechas que estén mejor adaptadas para sobrevivir en un mundo más caliente.

Como sabemos desde los tiempos de Darwin, la selección natural actúa por azar sobre los individuos de una especie. Los fenotipos de esas especies son la expresión de un reservorio, un depósito de diversidad genética, cientos de miles de genes y secuencias de ADN no codificante que son el sustrato genético de cada especie. Es decir, la selección actúa sobre los organismos y las especies, sobre su forma y su función (lo llamamos fenotipo) y ese fenotipo es el resultado de la interacción entre el material genético (genotipo) y el ambiente. Este proceso evolutivo ha actuado a lo largo de millones de años sobre todas las especies siendo las más variables, las que mejor se adaptaban a un medio cambiante, las que tenían mayores probabilidades de sobrevivir.

Frente a la evolución por selección natural, encontramos la evolución por selección artificial en la que el hombre elige, sobre esa diversidad natural, algunas características, plantas más productivas, incluso factores estéticos como tulipanes de colores sorprendentes o melones sin semillas. Este proceso de selección artificial fue el fundamento de la agricultura y la ganadería. Es algo que se puede ver con claridad en la variedad de los árboles frutales de una misma especie.

Pero, ¿cuál es la forma de una hoja? Los genes y moléculas que guían la morfogénesis foliar son muy parecidos en grupos muy diferentes de plantas. Básicamente hay combinaciones de genes que promueven el crecimiento y otras que lo detienen, y junto a ellas otros genes que regulan la activación y desactivación de esos genes en función de las condiciones ambientales. Esas combinaciones de genes de activación y de inhibición son las que hacen que algunas hojas tengan bordes lobulados como en el roble o que se trate de hojas compuestas donde se forman foliolos en torno al raquis o eje central como en una acacia. Un ejemplo claro puede ser el tamaño: quienes viven en un clima continental extremado con veranos secos y calurosos e inviernos fríos como el del centro de la península se sorprenden del tamaño que alcanzan las hojas de encinas, alcornoques, almeces, serbales… cuando las ven en las zonas costeras de la baja Andalucía o en la costa catalana. El programa genético inhibe el crecimiento porque no interesa tener hojas tan grandes si eso te supone ser más susceptible a las heladas o perder demasiada agua en las épocas secas.

La auxina, una hormona vegetal, es un elemento clave. Si se aplica auxina al borde de una hoja de tomatera, pierde su aspecto “plegado” o lobulado y crece toda por igual. El otro lado, el que no ha recibido auxina, crece normalmente. En otras plantas, se ha visto que la respuesta a la auxina se produce solo en puntos específicos de las hojas en desarrollo e inhibiendo su acción, se impide la formación de foliolos.

También se han encontrado genes “de borde” que se expresan en los pequeños espacios que separan los foliolos. Estos genes inhibirían el crecimiento de las células de las hojas en esas zonas entre foliolos. Si se inhiben estos genes de borde, en vez de formarse varios foliolos, se forma una hoja ancha. Se han encontrado otros genes que afectan al grosor de la hoja y recientemente se ha visto uno que controla el tamaño de hojas, pétalos y semillas.

La selección dirigida es de una importancia crucial porque las plantas están adaptadas al ambiente natural pero las condiciones de cultivo pueden ser muy diferentes. A menudo hacemos crecer las plantas de cultivo en una densidad extrema donde la cantidad de luz, por la sombra de las plantas vecinas, es muy inferior a la normal. Toda esta investigación nos puede llevar a plantas con hojas más grandes (y hay muchas especies de las que lo comemos son las hojas como la lechuga, espinacas, canónigos…) o con hojas con formas mejor adaptadas a nuestras condiciones de cultivo.

Espero haberte ayudado.