El reino Plantae es un taxón que está formado por organismos eucariotas, con sus células protegidas por paredes celulares, con capacidad de desplazamiento limitada o totalmente ausente, capaces en su gran mayoría de sintetizar su propio alimento en presencia de luz solar (fotoautótrofos), gracias a la presencia de los pigmentos fotosintéticos clorofila a y b, y con cloroplastos protegidos por dos membranas, provenientes, según la teoría endosimbiótica de Margulis, de eventos ancestrales de endosimbiosis entre organismos unicelulares eucariotas y arqueas.
Marco general
El reino de las plantas fue definido por Linneo basándose principalmente en su forma de nutrición y su capacidad de desplazamiento. Este reino ha acogido diversos grupos de organismos que no tienen un parentesco claro o real con las plantas terrestres, principales representantes del reino según la definición de Linneo. Ejemplo de esto lo constituyen los hongos, los cuales fueron considerados durante mucho tiempo como un grupo particular dentro de las plantas, hasta que Whittaker los extrajo, en 1969, para formar un reino independiente (Fungi), el cual se acepta actualmente que está más relacionado con los animales que con las plantas.
Menos claras son las relaciones entre plantas y protistas (sensu Whittaker, 1969). En este último grupo fueron incluidos muchos organismos unicelulares, así como algunas algas, considerados como plantas hasta aquel momento.
Con la separación del reino Protista en dos reinos independientes (Protozoa y Chromista), los protistas autótrofos pasaron a formar parte de los cromistas, incluyendo las algas pardas y, según algunos autores, también las algas verdes y las rojas, sin embargo, con estos dos últimos grupos de algas el consenso no es total, pues algunos autores sostienen que están más emparentadas con las plantas terrestres que con otros cromistas.
De esta manera, varios investigadores sostienen que el reino Plantae está representado exclusivamente por las plantas terrestres (= Embryophyta), otros sugieren que debe incluirse a las algas verdes, o emplearse un taxón superior (Viridiplantae) que contenga ambos grupos, mientras que otros incluyen también a las algas rojas, o en su defecto proponen emplear el taxón Archeaplastida o Primoplantae.
Características
Las características que definen a los organismos pertenecientes al reino Plantae van a variar de acuerdo a la interpretación que realicen los investigadores acerca de la importancia e implicación evolutiva de la presencia, ausencia o estado evolutivo de ciertas estructuras, y/u organelos. Es decir, según dicha interpretación tendrán un concepto más amplio (Archeaplastida = Plantae), más estricto (Embryophyta = Plantae), o “promedio” (Viridiplantae = Plantae), y en ese mismo sentido variarán las características que las definen.
Presencia de plastos
Los plastos, también conocidos como plástidos o plastidios, son orgánulos celulares que contienen los pigmentos fotosintéticos de los organismos autótrofos eucariotas. Estos plastos fueron antiguamente unas arqueas fotosintéticas que tenían una relación simbiótica con organismos eucariotas unicelulares, que posteriormente perdieron su individualidad para integrarse a sus hospederos y formar un solo organismo.
La forma de adquisición de estos plastos pudo haber sido de forma directa (endosimbiosis primaria) o indirecta (endosimbiosis secundaria). En el primer caso, la relación se estableció como fue descrita en el párrafo anterior, mientras que en la transferencia indirecta, una tercera especie, en este caso otro eucariota, adquirió los plastos por intermedio de un simbionte eubacteria-arquea.
El “arquea-plasto” estaba protegido del medio por una sola membrana, cuando se convirtió en endosimbionte, el hospedero lo protegió con una nueva capa, quedando así protegido por dos membranas. En la transferencia indirecta, se añadieron membranas adicionales.
Los organismos que presentan actualmente plastos cubiertos por dos membranas pertenecen a los grupos de las plantas terrestres, las algas verdes y las algas rojas, es decir al grupo de las plantas en su sentido más amplio, o de las Archeaplastida, según diferentes autores.
Otros eucariotas fotosintéticos, como los euglénidos, algas pardas y dinoflagelados, entre otros, quedan excluidos de este grupo pues sus plastos están protegidos por más de dos membranas.
Pared celular
Antiguamente, se creía que solo las plantas tenían pared celular, lo cual fue uno de los motivos que permitieron que los hongos fueran considerados durante tanto tiempo como un grupo particular de plantas. Sin embargo, la naturaleza química de dicha pared también es importante a la hora de establecer relaciones filogenéticas. La pared celular de los hongos está constituida principalmente de quitina y no de celulosa.
La pared celular de celulosa está presente en las plantas terrestres, así como en las algas verdes, las cuales conformarían el reino Plantae (en su sentido más aceptado actualmente), o Viridiplantae, según los diferentes autores.
Este concepto de plantas es más estricto que el de Archeaplastida pues excluye a las algas rojas y a las algas glaucofitas, estas últimas con paredes celulares de peptidoglicanos.
Pigmentos fotosintéticos
Las plantas en su sentido más aceptado (= Viridiplantae) poseen clorofilas a y b como pigmentos fotosintéticos, lo que les da su color verde característico, mientras que otros Archeaplastida (algas rojas y glaucofitas) poseen clorofila a y ficobiliproteínas.
Sustancias de reserva
La sustancia de reserva de las plantas (= Viridiplantae) es el almidón, el cual es almacenado en el interior de los plastos, al contrario de las algas pardas y glaucofitas que lo almacenan directamente en el citoplasma.
División celular
Las plantas terrestres, o Embryophyta, se diferencian de algunas algas verdes por la formación de una estructura denominada fragmoplasto durante la división celular, más específicamente durante la citocinesis. El fragmoplasto consiste en un conjunto de microtúbulos, microfilamentos, así como fragmentos del retículo endoplasmático y va a servir de esqueleto de soporte para la pared celular que separará a las dos células resultantes de la división. Solo algunas algas verdes comparten esta característica con las plantas terrestres.
Vacuola central
Todas las plantas terrestres presentan una vacuola celular central, protegida por una membrana. Esta vacuola puede incrementar su volumen interno mediante la incorporación de agua, también puede incorporar moléculas orgánicas e inorgánicas.
Entre las funciones de la vacuola están mantener la presión hidrostática interna, ayudar a mantener el pH interno de la célula y a almacenar sustancias de desecho. Este carácter está ausente en las algas verdes.
Movimiento
Las plantas, en cualquiera de sus acepciones, tienen una capacidad limitada de movimiento, la cual no incluye la capacidad de desplazamiento por medios propios. Los movimientos de las plantas responden principalmente al tactismo. Las partes fotosintéticas de las plantas presentan fototactismo positivo, por lo cual intentaran orientar su crecimiento de manera de recibir directamente los rayos del sol.
Las raíces, por su parte, presentan geotactismo positivo, es decir, crecerán en dirección al centro de la tierra. Estos movimientos son casi completamente imperceptibles. Algunas plantas, como la dormidera o algunas plantas carnívoras, pueden realizar movimientos más rápidos, que son claramente detectados a simple vista.
Nutrición
Con muy contadas excepciones, las plantas son organismos autótrofos, que pueden elaborar sus propios nutrientes a partir de dióxido de carbono, agua y algunos minerales presentes en el suelo, para lo cual requieren de la luz solar, la cual captan a través de los pigmentos fotosintéticos mediante el proceso de fotosíntesis.
Las plantas terrestres, en su gran mayoría, se asocian simbióticamente con hongos (micorrizas) para incrementar la superficie de absorción de agua y minerales del suelo, y obtener ambos (hongos y plantas) beneficios adicionales.
Entre las excepciones a la nutrición autótrofa, se encuentran las plantas aclorófiladas, es decir, que carecen de clorofila. Estas plantas se han convertido en expoliadoras de la micorriza, transformándose en parásitas de sus hongos asociados. Este tipo de nutrición se denomina micoheterótrofa.
Reproducción
Las plantas pueden reproducirse tanto asexual como sexualmente. La reproducción asexual puede darse por distintos mecanismos, entre ellos se encuentran la gemación, la partenogénesis, la fragmentación, la esporulación, mediante estolones, esquejes, entre otros.
La reproducción sexual es la que ocurre con la intervención de gametos o células sexuales. En las plantas que presentan reproducción sexual, existe una alternancia de una generación haploide y otra diploide.
En las plantas con flores, estas son las estructuras reproductoras, y pueden ser hermafroditas o de un solo sexo. Debido a que tanto los gametos masculinos (polen) como los gametos femeninos (óvulos) carecen de la capacidad de desplazarse por sí solos, la fecundación puede estar mediada por el viento o por diferentes especies animales.
Referencias bibliográficas
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Delwiche, C. F. & Timme, R. E. (2011). Plants. Current Biology. 21 (11): R417–422.
Keeling P.J. (2004). Diversity and evolutionary history of plastids and their hosts. American journal of botany, 91(10): 1481-1493.
Autor
Escrito por Carlos F. Lira Gómez para la Edición #125 de Enciclopedia Asigna, en 06/2023. Carlos es MSc. en Ciencias Marinas, mención Biología Marina del Inst. Oceanográfico de Venezuela, UDO. Profesor de Carcinología y Zoología Gral. en la UDO.