Los misteriosos helechos y selaginelas arcoíris

 Autora: María Sofía Jiménez-Mendoza

Iridiscencia

Le llamamos iridiscente a aquel reflejo de colores tornasol que van desde el rojo, anaranjado, amarillo, verde, cián, azul y violeta, los cuales podemos encontrar comúnmente en objetos como en los lentes de las cámaras, al reverso de un disco o el aceite derramado sobre el piso de la calle, también se encuentra presente en la naturaleza como en las escamas de un pez, las alas de un insecto, en piedras como el ópalo o la calcopirita son algunos cuantos ejemplos. Pero ¿acaso te has preguntado si este fenómeno se puede presentar en plantas?

Helechos y selaginelas iridiscentes

Los helechos son plantas muy antiguas que aparecieron hace aproximadamente 358.9 millones de años, se reproducen por esporas y cuentan con hojas, tallo y raíz además no producen flores. Se considera que existen entre 10,500 y 15,000 especies en todo el mundo, aunque este número difiere debido a que hay diversas áreas que aún no se han terminado de explorar. Con respecto a las selaginelas al igual que los helechos son plantas muy antiguas, también se reproducen por esporas, pero cuentan con una megaspora (espora grande, femenina) y una microspora (espora pequeña, masculina) por eso dicen que son plantas heterospóricas (distintas esporas), actualmente se conocen entre 700 y 750 especies.

Figura 1. Selaginella sp. iridiscente

Los helechos y selaginelas son capaces de vivir casi en cualquier hábitat y clima, aunque, generalmente prefieren y abundan sitios con sombra, sitios con luz indirecta, zonas húmedas y regiones tropicales o subtropicales. La iridiscencia es exclusiva de algunas pocas especies que habitan sitios muy sombreados, donde el dosel y sotobosque de la vegetación dominante es muy cerrado. Entre las especies que se han descrito como iridiscentes se encuentra Trichomanes elegans y Danaea nodosa las cuales se distribuyen en los trópicos de América, Didymochlaena truncatula se distribuye en los trópicos del mundo, Selaginella willdenovii y Athyrium cordifolum se distribuyen en el Sureste de Asia e Indonesia, Diplazium palmense en Costa Rica y en Panamá mientras que Selaginella uncinata se distribuye en China.  En México sólo se conoce a una especie de helecho que presenta iridiscencia, su nombre es Anemia mexicana var. makrinii también conocido como Helecho rizado y se distribuye en los estados de Nuevo León, Hidalgo, Oaxaca y Tamaulipas, aunque no se descarta que haya otras especies dentro del género Selaginella con esta propiedad en territorio mexicano.

Figura 2. A) Anemia mexicana, México, 2013. Fotografía: Carlos G Velazco-Macias, B) Trichomanes elegans Honduras, 2010. Fotografía: Delmer Jonathan, Naturalista,  C) Selaginella willdenowii Colombia, 2019. Fotografía: Jesus David Torres Meza, Naturalista.

¿A qué se debe este color azul?

Los investigadores al percatarse que algunos helechos y selaginelas presentaban una coloración azul y que además dependiendo del ángulo en el que se miraran podrían presentar una gama de colores como las del arcoíris, quisieron explicar este fenómeno y descubrieron que este fenómeno de las hojas no se debía a un pigmento como la clorofila, sino que era una característica física, un fenómeno óptico, esto significa que el color que observamos se debe a una organización estructural superficial a nivel celular que puede tener ciertas variantes dependiendo de la especie.

Se han propuesto varios mecanismos físicos para explicar cómo se produce este fenómeno óptico, uno de ellos es el de difracción (es la desviación que tiene un haz de luz cuando choca con algo) y el de interferencia de película. Este mecanismo consiste en un haz de luz que pasa por distintas capas o fases, donde una parte del haz se refleja y la otra se refracta, esto significa que la luz se desvía de su trayectoria debido a que pasó de un medio a otro. Para que este concepto queden más claros, un buen ejemplo serían las manchas de aceite que vemos en la calle cuando llueve, el haz de luz pasará de la fase aire a la fase aceite y luego a la fase agua, cada una con propiedades distintas, durante estos pasos una parte del haz de luz se refleja mientras la otra se refractara ya que se encuentra cambiando de fase, por lo que la velocidad del haz de luz cambiará, esto genera que exista un interferencia entre los haces de luz que se están reflejando y permite que nosotros seamos capaces de ver distintos colores. Esto mismo sucede en las plantas, se descubrió que las hojas de algunas selaginelas como, Selaginella willdenowii y Selaginella uncinata, presentaban dos capas de celulosa con una organización helicoidal (fibra vegetal formada por carbohidratos polisacáridos) en la pared celular de sus células epidérmicas, las capas tenían un grosor del 80 nm cada una, lo que se considera suficiente para causar una interferencia de película, lo que produce la iridiscencia ya que el haz de luz está incidiendo en estas capas como lo hace con el agua y el aceite.

En el caso del helecho Trichomanes elegans las hojas que presentan iridiscencia tienen unas estructuras especializadas que se llaman iridoplastos los cuales son similares a los cloroplastos, pero más planos además los tilacoides (sitio en donde se lleva a cabo la fotosíntesis y que contienen clorofila) que se encuentran dentro están muy unidos y apilados de 3 en 3 lo que ocasiona que se formen capas por lo que al incidir el haz de luz se produce la interferencia de película. Estos son algunos ejemplos de porque vemos esta coloración azul-verde en estas plantas y explica porque dependiendo del ángulo en que observamos podemos ver distintas tonalidades ya que es la longitud de onda que se está reflejando y que está recibiendo nuestros ojos debido a la interferencia y a las características estructurales de las hojas de algunas especies como la celulosa organizada de forma helicoidal y los iridoplastos.

 

Figura 3. Esquema de una célula vegetal en donde se ejemplifica la interferencia de película. A) Pared celular con dos capas de celulosa la cual debe presentar una organización helicoidal. Se observa cómo incide el haz de luz y al tener contacto con la primera capa de celulosa una parte se refleja y otra se refracta debido a que hay distintas fases. B) Diferencia entre un cloroplasto y un iridoplasto. El iridoplasto es más largo y aplanado. C) Los cloroplasto y los iridoplastos presentan granas. Las granas son un conjunto de tilacoides, la diferencia radica en que las granas en los iridoplastos generalmente se encuentran apiladas y tienen 3 tilacoides por grana siendo esto lo que ocasiona la interferencia de película cuando la luz incide en estas estructuras. Esquema creado en BioRender.com.

¿Para qué le sirve ser azul a estos dos grupos de plantas?

Las plantas para vivir, realizan un proceso llamado fotosíntesis en los cloroplastos, que a groso modo, es la transformación de la energía luminosa a energía química. Cuando las plantas se encuentran con poca energía lumínica entran en estrés. Lo que hacen las especies iridiscentes es aprovechar la poca luz que les llega, para ello reflejan la luz azul que es menos eficiente en la fotosíntesis y solo transmiten luz roja hacia el cloroplasto que es más útil para dicho proceso, el incremento de la transmisión de ella se traduce en el aumento de la fotosíntesis y el crecimiento adecuado de la planta. Es decir, este hermoso fenómeno colateral al estrés en que se encuentras estas especies vegetales.

Espero que si en algún momento de tu vida te llegas a encontrar con un helecho iridiscente recuerdes cual es el mecanismo por el cual se produce este fenómeno óptico y el porqué de su peculiar coloración.

 

Sobre el autor 

https://revistarimega.blogspot.com/2022/05/maria-sofia-jimenez-mendoza.html

Literatura recomendada

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