Ciclo de vida de las angiospermas

Estructura de las angiospermas

Las angiospermas son plantas vasculares, un grupo de plantas que presentan una diferenciación tisular que incluye tejido vascular para el transporte de nutrientes. Los otros grupos de plantas vasculares son las gimnospermas (pinos, cícadas, cipreses) y las plantas vasculares sin semillas (helechos, musgos y colas de caballo). Todas las plantas vasculares comparten un plan corporal básico y una estructura de sistemas de órganos y tejidos.

Sistemas de órganos de las angiospermas

Una planta angiosperma tiene dos sistemas de órganos.

Fig. 1 - El cuerpo de la planta angiosperma seorganiza en un sistema radicular subterráneo y un sistema de brotes aéreos.

• Sistemaradicular: es el sistema subterráneo de una planta compuesto por raíces. Sus funciones principales son anclar la planta al suelo, absorber agua y minerales y, a veces, almacenar nutrientes.
• Sistema debrotes: la parte aérea de la planta compuesta por tallos, hojas y flores. Los órganos vegetativos o no reproductivos incluyen las hojas, donde se produce la fotosíntesis (que proporciona el alimento a la planta), y los tallos soportan las hojas y las flores, y dan soporte estructural para mantenerlas erguidas. En cambio, las flores son las estructuras reproductoras que llevan los gametos (células reproductoras sexuales) y donde tiene lugar la reproducción sexual en las angiospermas.

Tejidos de las plantas angiospermas

Los órganos de las plantas están formados por varios tejidos, que se dividen en tres tipos principales:

• Tejidodérmico: al igual que nuestra piel, es la cubierta externa de los órganos de las plantas que les proporciona protección frente al medio ambiente y permite el intercambio gaseoso con éste.
• Tejidovascular: forma el sistema de transporte de la planta, conectando los sistemas radicular y de brotes. El agua y los minerales absorbidos por las raíces y las moléculas orgánicas sintetizadas mediante fotosíntesis se transportan por toda la planta.
• Tejido del suelo: todos los demás tejidos de la planta que no son dérmicos ni vasculares son tejidos del suelo (también llamados tejidos fundamentales). Están por debajo del tejido dérmico y rodean y están dentro del tejido vascular. Los tejidos subterráneos tienen diversas funciones, como el soporte, el almacenamiento y la fotosíntesis.

Además de estos tejidos diferenciados o especializados, en la planta hay regiones de células indiferenciadas que se dividen continuamente. Son regiones de crecimiento de la planta llamadas meristemos.

Ciclo vital de las angiospermas

Todas las plantas y algunas algas tienen un ciclo vital similar conocido como alternancia de generaciones, lo que significa que tienen una fase haploide y una fase diploide. La etapa diploide, también conocida como esporófito (fase o generación no sexual diploide) se alterna con la etapa gametofítica (generación sexual haploide). Las principales etapas del ciclo vital de una planta, empezando por la formación del cigoto, pueden resumirse como sigue:

• El gameto masculino (normalmente transportado en el polen) fecunda al gameto femenino (el óvulo) dando lugar a un cigoto diploide. En las angiospermas , esto ocurre en la parte femenina de la flor (concretamente en el interior del ovario).
• El cigoto crece por mitosis convirtiéndose en el esporófito diploide multicelular (la división por mitosis no cambia el número de cromosomas).
• En la madurez, en la flor del esporófito se forma un tejido llamado esporangio. Contiene una célula esporocitaria (célula madre de la espora) que produce esporas haploides mediante meiosis (la división por meiosis reduce el número de cromosomas de 2n a n).
• Estas esporas haploides sufren mitosis, formando el gametofito haploide multicelular.
• El gametofito produce los gametos haploides (células reproductivas sexuales ) mediante mitosis.

Estas etapas y los nombres de los tejidos o estructuras son comunes a todos los ciclos vitales de las plantas y algas (excepto la parte de la flor, que es específica de las angiospermas). Cada grupo de plantas tiene variaciones o modificaciones de este ciclo básico, y algunas estructuras específicas difieren (como los conos de las gimnospermas y las flores de las angiospermas).

Diagrama del ciclo vital de las angiospermas

El siguiente diagrama (Fig. 2) muestra el ciclo vital general de una planta, puedes identificar en este ciclo las principales etapas descritas anteriormente. Recuerda que existen gametos masculinos y femeninos (espermatozoides y óvulos, respectivamente) y que proceden de gametofitos masculinos y femeninos separados. Por tanto, el desarrollo de los gametofitos presenta variaciones para cada sexo.

Fig 2 - Diagrama del ciclo de las angiospermas

El ciclo de vida de las angiospermas incluye dos partes principales: como el esporófito es la generación no sexual, corresponde a la fase de crecimiento de una planta (aunque algunas plantas pueden reproducirse asexualmente). La fase gametofítica corresponde a la reproducción sexual de una planta, que describimos a continuación.

Ciclo de reproducción de las angiospermas

El ciclo de reproducción de las plantas corresponde a la generación sexual, el gametofito haploide. En las angiospermas, la reproducción sexual tiene lugar en la flor, ya que esta estructura produce los gametofitos. A continuación describimos el proceso de desarrollo de los gametofitos masculino y femenino por separado. El proceso general es el mismo, pero con algunas variaciones para cada sexo.

Desarrollo de los gametofitos y gametos femeninos

El gametofito femenino se produce en el interior del ovario (la base hinchada de un carpelo). Un ovario puede tener uno o varios óvulos. Un óvulo está compuesto por un tejido llamado megasporangio (microsporangios en plural) encerrado por los tegumentos (dos capas de tejido protector que tienen una pequeña abertura llamada micrópilo). Una célula del megasporangio se diferencia en un megasporocito (célula madre de la megaspora). Cada megasporocito se agranda y se somete a meiosis, produciendo 4 células hijas haploides que son las megasporas (las primeras células haploides femeninas del ciclo de vida de la planta). Tres de estas megasporas suelen degenerar y sólo sobrevive una.

Fig 3 - Esquema del desarrollo del gametofito femenino en las angiospermas

Fig4 - Micrografía de un ovario de azucena (corte transversal); las líneas discontinuas delimitan uno de los tres carpelos fusionados, con dos óvulos visibles en este corte, uno de ellos con un megasporocito visible. Fuente: Ilse Anahi Carrascos, CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons

A continuación, la megaspora superviviente pasa tres veces por mitosis, pero sin citocinesis (división del citoplasma), lo que da lugar a una célula grande con ocho núcleos haploides. Se forman membranas alrededor de seis de los núcleos, lo que da lugar a seis células pequeñas y a la gran célula central original, con los dos núcleos restantes. Estas siete células y ocho núcleos forman el saco embrionario que es el gametofito femenino. Los ocho núcleos tienen ubicaciones específicas dentro del saco embrionario:

• Tres células permanecen cerca del micrópilo, una de las cuales es la óvulo (gameto femenino). Esto tiene sentido, ya que el tubo polínico que entrega el esperma entra por el micrópilo. Las otras dos, llamadas células sinérgidas, se sitúan una a cada lado del óvulo y se cree que atraen al tubo polínico.
• Otras tres células, llamadas células antipodales, permanecen en el lado opuesto del micrópilo. Se desconoce su función.
• Los dos núcleos restantes, llamados núcleos polares, permanecen en el centro de la célula grande. Éstos también participan en el proceso de fecundación.

Desarrollo de los gametofitos y gametos masculinos

El gametofito masculino se produce en el interior de la antera. La antera contiene cuatro sacos polínicos llamados microsporangios (microsporangio singular) que encierran numerosos microsporocitos (células madre de la microspora). Cada microsporocisto se somete a meiosis y produce 4 células hijas haploides que son las microsporas (la Fig. 4, imagen de la derecha, muestra numerosos microsporocitos y algunos se están sometiendo, o se han sometido, a meiosis dando lugar a dos o cuatro células). Estas esporas son las primeras células haploides masculinas del ciclo vital de la planta y son granos de polen inmaduros.

Fig 5 - Esquema del desarrollo del gametofito masculino en las angiospermas

Fig 6 - Granos de polen en una antera maduraFuente: Ali Shah Lakhani vía Unsplash

Fig 7 - Sección transversal de una anteraFuente: Bruce Kirchoff vía flickr

A continuación, cada microspora pasa una vez por la mitosis, lo que da lugar a un grano de polen maduro con dos células. El grano de polen maduro es el gametofito masculino. Las células son la célula tubular y la célula generativa, aún no son los gametos, el proceso termina cuando el polen llega a la estructura reproductora femenina.

En ese momento, la antera madura y estalla para liberar los granos de polen. El polen se transporta de la antera al pistilo de otra flor mediante la polinización. Una vez en la estructura reproductora femenina, el grano de polen germina y la célula generadora se divide una vez por mitosis produciendo dos células, los gametos masculinos (dos espermatozoides).

Diferencia entre el ciclo vital de las angiospermas y el de las gimnospermas

En las plantas vasculares (helechos y aliados, gimnospermas y angiospermas), el esporófito es la fase dominante. Las gimnospermas y las angiospermas (ambas plantas productoras de semillas) llevan los gametofitos dentro del organismo todo el tiempo (el gametofito depende totalmente del esporofito). Esto significa que cuando ves un helecho, un pino, un ciprés o cualquier planta con flores, ves la generación del esporofito. De hecho, para ver el gametofito de las gimnospermas y las angiospermas tendrías que buscarlos en las estructuras reproductoras de la planta (conos en las gimnospermas y flores en las angiospermas) al microscopio, porque son muy pequeños.

Existen algunas diferencias entre los ciclos vitales de las gimnospermas y las angiospermas, concretamente con la reproducción. La Tabla 1 resume estas diferencias:

Tabla 1: Diferencias entre los ciclos vitales de las gimnospermas y las angiospermas.