El secreto detrás de las espectaculares floraciones en el desierto más árido del mundo

El desierto de Atacama, que se extiende por aproximadamente 1.600 km a lo largo de la costa occidental del cono de América del Sur, es el lugar más seco de la Tierra. Algunas estaciones meteorológicas allí nunca han registrado precipitaciones a lo largo de su existencia. Pero está lejos de ser estéril: muchas especies viven aquí que no se encuentran en ningún otro lugar, adaptadas a sus condiciones extremas.

Y aproximadamente cada 5 a 10 años, desde septiembre hasta mediados de noviembre, Atacama alberga una de las vistas más espectaculares del mundo natural: el «desierto florido» (literalmente «desierto florido»). Estas floraciones masivas, una de las cuales está ocurriendo actualmente en el norte de Atacama después de las abundantes lluvias a principios de este año, a menudo atraen la atención de los medios de comunicación de todo el mundo.

Pero, ¿qué mecanismos fisiológicos y evolutivos permiten la gran diversidad de colores, formas y patrones visuales de las flores durante los desiertos floridos? ¿Y cómo los polinizadores, en Atacama, principalmente himenópteros como avispas y abejas solitarias, para cuyo beneficio evolucionó esta extravagancia visual, perciben toda esta variación? Ese es el tema de un nuevo estudio en Fronteras en Ecología y Evolución.

«Nuestro objetivo era arrojar luz sobre los mecanismos ecológicos y evolutivos que causan la diversidad biológica en ambientes extremos como el desierto de Atacama», dijo el primer autor, el Dr. Jaime Martínez-Harms, investigador del Instituto de Investigaciones Agropecuarias de La Cruz, Chile.

«Aquí mostramos que las flores de la gatita Cistanthe longiscapa, una especie representativa de los desiertos floridos en el desierto de Atacama, son muy variables en el color y los patrones que presentan a los polinizadores. Esta variabilidad probablemente se deba a los diferentes pigmentos llamados ‘betalaína’ en los pétalos de las flores».

Especies modelo

Martínez-Harms y sus colegas estudiaron un evento del desierto florido a fines de 2021 cerca de la ciudad de Caldera en el norte de Chile. A pesar de ser más pequeño en tamaño que el evento que se está llevando a cabo actualmente, fue claramente visible para los satélites.

Una especie dominante fue C. longiscapa (familia Montiaceae), una planta anual de hasta 20 cm de altura, que floreció en dos parches distintos de decenas de kilómetros de ancho. Estos parches consistían, para los ojos humanos, en flores uniformemente moradas y amarillas. Entre ellos crecieron numerosas flores intermedias (es decir, rojizas, rosadas y blancas) de la misma especie, lo que sugiere fuertemente que los morfos púrpura y amarillo son variantes hereditarias que pueden entrecruzarse.

Visualizar las flores como las ven los insectos

Los insectos, con sus ojos compuestos y diferentes sensibilidades, ven el mundo de forma muy diferente a como lo hacemos nosotros. Por ejemplo, la mayoría de los himenópteros tienen tres tipos de fotorreceptores, que son muy sensibles a los rayos ultravioleta, azul y verde.

Martínez-Harms et al. utilizaron cámaras sensibles a la luz visible y UV y espectrómetros para medir la reflexión, absorción y transmisión de diferentes longitudes de onda por los pétalos de un total de 110 flores de C. longiscapa de color púrpura, amarillo, rojo, rosa y blanco. Esto les permitió producir imágenes compuestas de estas variantes vistas por sus muchas especies de polinizadores.

Diversidad oculta a los ojos humanos

Los resultados muestran que solo dentro de esta única especie de planta, la diversidad perceptible para los polinizadores era mayor que para nosotros. Por ejemplo, los himenópteros, al igual que nosotros, pueden distinguir fácilmente entre las variantes roja, morada, blanca y amarilla. Pero también pueden distinguir entre flores con un alto y bajo reflejo UV entre flores amarillas y moradas. Un «patrón de diana» UV en el corazón de algunas flores, que guía a los polinizadores hacia el néctar y el polen, es invisible para nosotros.

Una excepción son los C. longiscapa rosados ​​y rojizos que reflejan los rayos ultravioleta, que son bastante distintos a los ojos humanos, pero probablemente parecen similares a los himenópteros.

Esta diversidad visual de las flores de C. longiscapa probablemente se deba principalmente a las diferencias entre las betalaínas: pigmentos amarillos, anaranjados y morados que son un rasgo típico del orden de plantas Caryophyllales al que pertenecen las pusitas. Las betalaínas no solo dan color a las flores: también protegen de la sequía, el estrés salino y el daño de los radicales de oxígeno reactivo bajo el estrés ambiental, características altamente beneficiosas en los desiertos.

Los polinizadores impulsan la selección de nuevas variantes

Los autores plantearon la hipótesis de que la diversidad en pie observada dentro de las flores de C. longiscapa se debe a las diferencias en la sensibilidad y la preferencia por diferentes colores y patrones en muchas especies de polinizadores: un experimento evolutivo en curso en este momento, que en su mayoría escapa a nuestra vista.

«La gran variación en el color de las flores dentro de C. longiscapa puede explicarse si diferentes especies de insectos polinizadores, a través de su preferencia por colores y patrones de flores particulares, podrían causar que estas variantes se aíslen reproductivamente de otros individuos de la misma especie de planta. Este estudio en curso proceso podría conducir en última instancia al origen de nuevas razas o especies», dijo Martínez-Harms.

«En nuestros próximos estudios, investigaremos más a fondo la identidad química y las vías de síntesis biológica de las betalaínas y otros pigmentos florales, así como su relación con rasgos como los aromas producidos por las flores. Esto debería ayudarnos a comprender su papel en dando forma a las interacciones entre las plantas y sus polinizadores, y en la tolerancia de las plantas a los estresores bióticos y abióticos en condiciones climáticas fluctuantes”, dijo Martínez-Harms.