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¿Por qué evolucionaría una planta para producir una sustancia química adictiva?

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Parece un poco anti-productivo en términos de supervivencia que una planta produzca una sustancia química adictiva, ya que los animales que la ingieren la buscarán constantemente. En este caso, estoy buscando una posible respuesta general e inclusiva aquí que describa la mayoría de las plantas que hacen esto. No es una instancia específica (aunque si se proporciona como ejemplo sería una ventaja).

Para apreciar el alcance de esto son términos de la cantidad de plantas que producen compuestos potencialmente adictivos; consulte este compendio:

compendio de productos botánicos que se ha informado que producen compuestos tóxicos, fiscoactivos o adictivos


Es cuestión de perspectiva. La mayoría de los productos químicos que son adictivos para nosotros los humanos (particularmente alcaloides), y también pueden ser adictivos para algunos otros animales, también son insecticidas. Muchas plantas que consideramos venenosas son un buen alimento para otras especies, y muchas plantas que los insectos considerarían venenosas son un regalo para nosotros.

Este es un gran ejemplo de la naturaleza sin rumbo de la evolución. Las plantas que podrían defenderse con éxito de los insectos se estabilizan con una solución que resulta perjudicial para ellas en ciertos aspectos. Sin embargo, sería difícil encontrar una mejor manera de garantizar la reproducción que ser adictivo para los humanos.

Referencia de antecedentes

También de interés


Como alguien comentó anteriormente, los productos químicos como la nicotina y la morfina fueron productos de la evolución destinados a repeler a los animales. Se explica con más detalles en este artículo aquí.

Los biólogos evolutivos que estudian las interacciones entre plantas y herbívoros han argumentado de manera convincente que muchos metabolitos secundarios de las plantas, incluidos los alcaloides como la nicotina, la morfina y la cocaína, son potentes neurotoxinas que evolucionaron para disuadir el consumo de los herbívoros.

Pero parece que esos mismos químicos producen efectos adversos a lo que originalmente estaban destinados:

Por ejemplo, se han identificado uno o más alcaloides vegetales que interfieren con casi todos los pasos de la señalización neural. Los objetivos incluyen la síntesis, almacenamiento, liberación, unión, desactivación y recaptación de neurotransmisores, activación y función del canal iónico y enzimas clave involucradas en la transducción de señales.

Paradójicamente, las mismas propiedades invocadas para explicar por qué las drogas comunes como la cafeína, la nicotina y la cocaína son tóxicas son también las que se invocan para explicar por qué estos compuestos son gratificantes. Por lo tanto, es importante destacar que estas y otras drogas adictivas parecen haber evolucionado solo porque disuadieron con éxito, no recompensado ni reforzado, consumo de la planta.

Por ejemplo, echemos un vistazo más de cerca a la nicotina. Este compuesto no está presente en todo momento en la planta, sino que se produce como reacción a un desencadenante.

Nicotiana attenuata es una especie modelo importante para el análisis de interacciones planta-herbívoro que involucran nicotina. Es una planta de tabaco domesticada de América del Norte que es atacada por más de 20 herbívoros diferentes, que van desde exploradores de mamíferos hasta insectos que se alimentan intracelular. Estos ataques provocan una batería de respuestas defensivas, incluida la producción de nicotina.

Nicotiana por tanto, ha evolucionado para distribuir estratégicamente las defensas químicas concentrándolas en las partes más valiosas de la planta, como hojas tiernas, tallos y órganos reproductores, y modulando su producción según el tipo de herbívoro y la extensión del daño foliar.

Este último ejemplo se concentra en la nicotina, pero facilita la comprensión de cómo las plantas pueden utilizar la producción de una sustancia química como medio de protección.

Además, dependiendo de la sustancia y la criatura que consume la planta, se pueden presenciar diferentes resultados. Encontré información interesante en este texto menos detallado aquí:

Los compuestos defensivos de las plantas, como la nicotina y la cocaína, generalmente se dirigen a los componentes del sistema nervioso de los insectos. Estos componentes incluyen proteínas que tienen funciones importantes en la fisiología del insecto, que pueden incluir receptores específicos, canales iónicos, enzimas, etc. En la mayoría de los casos, el químico defensivo mata al insecto al interferir con una o más de estas proteínas; en otros casos, los productos químicos simplemente hacen que la planta sea desagradable para el insecto y, por lo tanto, el insecto dejará a la planta en paz.


Proporciono un ejemplo que contradice un poco los puntos mencionados en las otras respuestas con respecto a la toxicidad de los alcaloides para los insectos.

La cafeína es un estimulante y es tóxica en dosis altas (también para humanos) pero en dosis bajas tiene un efecto farmacológico estimulante sobre el organismo. El mismo principio se aplica también a los insectos. Un estudio de Wright et. al (2013) ha revelado que la cafeína en el néctar de algunas flores realza la memoria de la abeja de esa flor (una recompensa, en general).

También han mencionado que:

Dos géneros de plantas productoras de cafeína, Agrios y Coffea, tienen grandes exhibiciones florales con aromas fuertes y producen más frutas y semillas cuando son polinizadas por abejas (8, 9)

Sin embargo, la cafeína tiene un sabor amargo y las abejas rechazarían el néctar (soluciones de azúcar) que contienen altos niveles de cafeína (> 1 mM).


Respuesta corta
La aparición de compuestos psicoactivos en las plantas no tiene nada que ver con su adicción en el hombre.

Fondo
Las plantas psicoactivas existían mucho antes que los humanos. Por tanto, la pregunta debería ser: "¿Por qué los humanos desarrollarían cerebros que exhiban una propensión adictiva a los compuestos venenosos abundantemente disponibles en la naturaleza?"? La respuesta es: porque nuestro cerebro evolucionó en ausencia de sustancias adictivas.

Hay que darse cuenta de que los compuestos adictivos son crecido y procesado. Cuando los humanoides evolucionaron durante millones de años, en su mayor parte no había medios para cultivar, cosechar y procesar granos de café, tabaco y hojas de coca. Además, las drogas más adictivas como la heroína inyectable y la cocaína fumable (crack) son químicamente purificado. La metanfetamina y muchos opiáceos adictivos son puramente sintético. En su forma nativa, las hojas de coca y las amapolas son mucho menos adictivo, porque en forma cruda ellos falta la fiebre de la dopamina. En cambio, la masticación de materias primas vegetales como las hojas de coca produce un efecto leve con un inicio lento y una compensación leve. La repentina avalancha de dopamina es lo que evoca el estado de euforia feliz perseguido por los adictos a la heroína, el crack y la metanfetamina, mientras que el terrible choque asociado con estas drogas purificadas es uno de los fuertes motivadores para buscar otro golpe. También tenga en cuenta que el tabaco se procesa en gran medida a través de un proceso de curado antes de venderse. Los productos de tabaco crudo y leñoso tienen muchas menos probabilidades de causar adicción.

Además, tenga en cuenta que muchas de las sustancias adictivas se originan en las Américas (coca) y Asia (opiáceos). Los humanos vinieron de África. África es uno de los continentes con muy, muy pocas plantas que contengan drogas (Qat es la excepción, una droga suave).


La mayoría de la gente sabe que los cigarrillos y otros productos de tabaco son adictivos, pero muchas personas no comprenden el papel de la nicotina en la adicción al tabaco, las enfermedades y la muerte. La nicotina es lo que hace adictos y hace que las personas consuman productos de tabaco, pero no es lo que hace que el consumo de tabaco sea tan mortal. El tabaco y el humo del tabaco contienen miles de sustancias químicas. Es esta mezcla de sustancias químicas, no la nicotina, la que causa enfermedades graves y la muerte en los consumidores de tabaco, incluidas las enfermedades pulmonares fatales, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y el cáncer. 1

Adiccion: El uso de cualquier producto de tabaco que contenga nicotina puede provocar adicción a la nicotina. Esto se debe a que la nicotina puede cambiar la forma en que funciona el cerebro, provocando deseos de consumir más. Algunos productos de tabaco, como

los cigarrillos, están diseñados para administrar nicotina al cerebro en segundos, 2 lo que hace que sea más fácil volverse dependiente de la nicotina y más difícil dejar de fumar. Si bien la nicotina se encuentra naturalmente en la propia planta del tabaco, algunos productos de tabaco contienen aditivos que pueden aumentar la absorción de nicotina. 3

Desarrollo del cerebro adolescente: Aunque muchos adolescentes subestiman lo fácil que es volverse adicto a la nicotina, los jóvenes son los que corren mayor riesgo de adicción a la nicotina porque sus cerebros aún se están desarrollando. De hecho, cuanto más joven es una persona cuando comienza a consumir tabaco, es más probable que se vuelva adicta. 4 La exposición a la nicotina durante la adolescencia puede alterar el desarrollo normal del cerebro y puede tener efectos duraderos, como un aumento de la impulsividad y trastornos del estado de ánimo. 4 Debido a la naturaleza poderosamente adictiva de la nicotina y los profundos efectos en el cerebro en desarrollo, ningún producto de tabaco es seguro para que lo usen los jóvenes.

Embarazo y salud fetal: Si las mujeres embarazadas consumen productos de tabaco, la nicotina puede atravesar la placenta y provocar múltiples consecuencias adversas. Estos resultados pueden incluir, entre otros: trabajo de parto prematuro, insuficiencia respiratoria de bajo peso al nacer e incluso síndrome de muerte súbita del lactante (SMSL). 1, 5, 7, 8


¿Por qué evolucionaría una planta para producir una sustancia química adictiva? - biología

La coevolución depredador / presa puede conducir a una carrera armamentista evolutiva.

Considere un sistema de insectos herbívoros. Se favorecerá cualquier planta que desarrolle una sustancia química que sea repelente o dañina para los insectos. Pero la propagación de este gen ejercerá presión sobre la población de insectos y favorecerá a cualquier insecto que tenga la capacidad de superar esta defensa. Esto, a su vez, ejerce presión sobre la población de plantas, y se verá favorecida cualquier planta que desarrolle una defensa química más fuerte. Esto, a su vez, ejerce más presión sobre la población de insectos. etcétera. Los niveles de defensa y contradefensa seguirán aumentando, sin que ninguno de los lados "gane". Por lo tanto, se llama carrera armamentista. Este tipo de carrera armamentista evolutiva es probablemente relativamente común para muchos sistemas de plantas / herbívoros.

Otros sistemas de depredadores / presas también se han involucrado en carreras de armamentos. Por ejemplo, muchos moluscos, como Murex caracoles, han desarrollado caparazones y espinas gruesas para evitar ser devorados por animales como cangrejos y peces. Estos depredadores, a su vez, han desarrollado poderosas garras y mandíbulas que compensan las gruesas conchas y espinas de los caracoles.


El aloe vera es el jugo espeso del aloe, un tipo de planta que proviene de África tropical pero que también se cultiva en otros lugares. El jugo contiene una sustancia química llamada alonina, que se ha utilizado en cosmética y medicina. Sus propiedades curativas lo han hecho especialmente útil como ingrediente para lociones y geles que alivian las quemaduras, incluidas las quemaduras solares. También se puede utilizar para repeler insectos que pican.

KHELLA

También conocida como mondadientes, esta hierba mediterránea contiene una sustancia química que abre los vasos sanguíneos, mejora el flujo sanguíneo al corazón y abre los conductos respiratorios de los pulmones. La sustancia química se ha utilizado en medicamentos para tratar el asma y la angina (dolor debido a problemas cardíacos).

PERIWINKLE DE MADAGASCAR

El bígaro de Madagascar es la fuente de medicamentos que se utilizan para tratar la diabetes y ciertos cánceres, como la enfermedad de Hodgkin y la leucemia aguda. ¿El fármaco para tratar la enfermedad de Hodgkin ha aumentado el número de pacientes? posibilidades de supervivencia de una de cada cinco a nueve de cada diez.

QUININA

La corteza de este árbol tropical contiene una droga llamada quinina. La quinina se utiliza en la prevención y el tratamiento de la malaria, una enfermedad mortal transmitida por mosquitos. La malaria es responsable de miles de muertes humanas en todo el mundo cada año.

AZAFRÁN DE PRADO

Esta pequeña planta contiene una sustancia química llamada colchicina, que se ha utilizado para tratar el reumatismo y la gota. Como tiende a evitar que las células se dividan demasiado rápido, la colchicina también se ha utilizado para suprimir algunos tipos de cáncer.

PLANTA DE COCA

La planta de coca crece naturalmente en América del Sur y es la fuente de la droga cocaína. Aunque se puede abusar de la cocaína y está asociada con la adicción, los médicos también la han utilizado responsablemente como anestésico local y para aliviar el dolor.

AMAPOLA DE OPIO

El opio es una droga analgésica que se extrae de las vainas de semillas inmaduras de la adormidera. En 1806, un científico alemán aisló la droga morfina del opio. La morfina y sus derivados, como la heroína y la codeína, siguen siendo importantes analgésicos.

REINA DE LOS PRADOS

Reina de los prados es una flor silvestre europea que crece en suelos húmedos y marismas. Se ha utilizado para aliviar el dolor en el tratamiento de muchas afecciones, incluidos dolores de cabeza, artritis y reumatismo.

RAUVOLFIA

Rauvolfia es una pequeña planta leñosa que crece en las selvas tropicales. Contiene reserpina, una sustancia química que alivia eficazmente las picaduras de serpientes y escorpiones. La reserpina fue el primer tranquilizante que se usó para tratar ciertas enfermedades mentales. También reduce la presión arterial.


Policétidos y otros metabolitos secundarios, incluidos los ácidos grasos y sus derivados

1.28.4.1 Metabolismo por tejidos vegetales

Es posible que los isoflavonoides no sean productos finales del metabolismo de las plantas. Además de demostrar su movilización desde las reservas vacuolares y el metabolismo subsiguiente (a menudo a derivados isoflavonoides más altamente modificados, ver más arriba), algunos estudios han documentado el metabolismo de los isoflavonoides aplicados endógenamente por el tejido vegetal. Sin embargo, la presencia de microorganismos contaminantes puede comprometer seriamente la interpretación de tales experimentos. Por ejemplo, los estudios con plántulas de garbanzo y frijol mungo indicaron semividas para la daidzeína añadida de forma exógena ( 4), formononetina (5) o coumestrol (9) de ∼50 h. Sin embargo, la repetición de estos experimentos con plántulas de frijol mungo estériles reveló un metabolismo poco apreciable de (5) (95% de recuperación después de 24 h), aunque [14 C] - (4) se metabolizó rápidamente (recuperación del 8,5%) con la etiqueta incorporada en la mayoría de las fracciones celulares / químicas, incluida la pared celular. 257

Las interconversiones de medicarpin (6) y su vestitol isoflavano correspondiente (8) en alfalfa y trébol rojo 102,103 se han descrito anteriormente. Apertura del anillo de un pterocarpan para producir el correspondiente isoflavan (110) también se ha informado cuando la faseolina (17) se alimenta a cultivos en suspensión de células de frijol, 258 y esto va acompañado de la apertura del anillo formado a partir de la cadena lateral de prenilo ciclada. Compuesto (17) también se convierte en (110) por el patógeno fúngico Septoria nodorum. 259

El papel de la degradación de isoflavonoides como factor en la acumulación inducida por elicitor y por patógenos de fitoalexinas isoflavonoides recibió una atención considerable cuando se propuso que el desencadenamiento por elicitores abióticos o razas incompatibles de patógenos se asociaba con una degradación de fitoalexina fuertemente inhibida (evaluada mediante aplicación exógena radiomarcada fitoalexina), mientras que una tasa biosintética aumentada fue el factor principal que determinó los niveles de fitoalexina en respuesta a los inductores bióticos. 260,261 Estas conclusiones fueron cuestionadas cuando se demostró, utilizando 14 CO2 etiquetado en vivo, que las vidas medias de la glicolina (18) y su precursor trihydroxypterocarpan (87) fueron largos, ∼100 hy ∼38 h, respectivamente. 262 Aparentemente, los destinos metabólicos de la glicolina aplicada exógenamente y la sintetizada endógenamente son diferentes. Los estudios de la renovación de isoflavonoides han sido posteriormente eclipsados ​​por el vasto trabajo sobre la biosíntesis inducida de estos compuestos, y se necesitan más estudios para determinar las vidas medias biológicas y los destinos metabólicos. en planta de isoflavonoides biológicamente activos.


¿Qué es la adicción?

Muchas personas consideran que la adicción es un problema de debilidad personal, iniciado para la autogratificación y continuado debido a la falta de voluntad o la falta de fuerza de voluntad suficiente para detenerse. Sin embargo, dentro de las comunidades médica y científica, la noción de que la búsqueda de placer impulsa exclusivamente la adicción se ha quedado en el camino. Tanto los médicos como los científicos piensan ahora que muchas personas se involucran en actividades potencialmente adictivas para escapar de la incomodidad, tanto física como emocional. Las personas suelen participar en experiencias psicoactivas para sentirse bien y sentirse mejor. Las raíces de la adicción residen en actividades asociadas con la búsqueda de sensaciones y la automedicación.

La gente alude a la adicción en la conversación diaria, refiriéndose casualmente a sí mismos como "adictos al chocolate" o "adictos al trabajo". Sin embargo, la adicción no es un término que los médicos se tomen a la ligera. Te sorprenderá saber que hasta la actual Manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales, 5.a edición (DSM-5), el término adicción no apareció en ninguna versión del manual de diagnóstico de la Asociación Estadounidense de Psiquiatría, el libro de referencia que los médicos y psicoterapeutas utilizan para identificar y clasificar los trastornos de salud mental. En esta edición más reciente, la adicción se incluye como una categoría y contiene trastornos por uso de sustancias y trastornos no relacionados con el uso de sustancias, como el trastorno por uso de alcohol y el trastorno por juego, respectivamente.

Una visión revisada de la adicción

Puede parecer extraño agrupar los problemas de juego en la misma categoría que un problema de drogas o alcohol. Pero los expertos en adicciones están comenzando a alejarse de la noción de que existen múltiples adicciones, cada una ligada a una sustancia o actividad específica. Más bien, el modelo de síndrome de adicción sugiere que hay una adicción que está asociada con múltiples expresiones. Un objeto de adicción puede ser casi cualquier cosa: una droga o una actividad libre de drogas. Para que se desarrolle la adicción, la droga o la actividad deben cambiar la experiencia subjetiva de una persona en una dirección deseable: sentirse bien o sentirse mejor.

Varios avances científicos han dado forma a nuestra comprensión contemporánea de este problema común y complejo. Por ejemplo, las tecnologías de imágenes cerebrales han revelado que nuestros cerebros responden de manera similar a diferentes experiencias placenteras, ya sean derivadas de la ingestión de sustancias psicoactivas, como alcohol y otras drogas, o de comportamientos como juegos de azar, compras y sexo. La investigación genética ha revelado que algunas personas están predispuestas a la adicción, pero no a un tipo específico de adicción.

Estos hallazgos sugieren que el objeto de la adicción (es decir, la sustancia o el comportamiento específico) es menos importante de lo que se creía anteriormente. Más bien, el nuevo pensamiento refleja la creencia de que la adicción es funcional: sirve mientras destruye. La adicción es una relación entre una persona y un objeto o actividad. Con la adicción, el objeto o la actividad se vuelve cada vez más importante, mientras que las actividades que antes eran importantes se vuelven menos importantes. En última instancia, la adicción se trata de la compleja lucha entre actuar por impulso y resistir ese impulso. Cuando esta lucha está causando sufrimiento relacionado con la salud, la familia, el trabajo y otras actividades de la vida cotidiana, la adicción puede estar involucrada.

Hay muchas rutas para la recuperación y el camino puede llevar tiempo.

La adicción es un trastorno crónico y con frecuencia recurrente. A menudo va precedido de otros problemas emocionales. Sin embargo, las personas pueden recuperarse de la adicción y lo hacen, a menudo por sí mismas. Si no están solas, las personas pueden recuperarse con la ayuda de su red social o de un proveedor de tratamiento. Por lo general, la recuperación de la adicción requiere muchos intentos. Esto puede provocar sentimientos de frustración e impotencia. El tabaquismo se considera a menudo una de las expresiones de adicción más difíciles de cambiar. Sin embargo, la gran mayoría de los fumadores que dejaron de hacerlo por sí solos. Otros dejaron de fumar con la ayuda de un tratamiento profesional. Es importante recordar que el proceso de superar una adicción a menudo requiere muchos intentos. Cada intento brinda una importante oportunidad de aprendizaje que cambia la experiencia y, a pesar de las dificultades, acerca a las personas en recuperación a sus objetivos. Hay muchos caminos hacia la adicción y muchos caminos hacia la recuperación. Piense en la recuperación de la adicción como un proceso de cinco años que tendrá sus altibajos. Después de unos cinco años, la vida puede ser y será muy diferente. A medida que la vida se vuelve más digna de ser vivida, la adicción pierde su influencia.


La planta de acacia controla las hormigas con químicos

En África y en los trópicos, ejércitos de criaturas diminutas hacen de los tallos retorcidos de las plantas de acacia su hogar.

Las hormigas agresivas y punzantes se alimentan del néctar azucarado que proporciona la planta y viven en nidos protegidos por su gruesa corteza.

Este es el mundo de los & guardias de cuota & quot.

Las acacias pueden parecer invadidas por ellos, pero las plantas tienen hormigas envueltas alrededor de sus pequeños tallos.

Estas mismas plantas que brindan refugio y producen néctar nutritivo para alimentar a los insectos también producen sustancias químicas que los envían a un frenesí defensivo, obligándolos a retirarse.

Nigel Raine, un científico que trabaja en Royal Holloway, Universidad de Londres en el Reino Unido, ha estudiado esta relación planta-hormiga.

El Dr. Raine y sus colegas de las universidades de St Andrews, Edimburgo y Reading en el Reino Unido y la Universidad de Lund en Suecia han estado tratando de descubrir algunas de las formas en que los insectos y las acacias podrían haber evolucionado conjuntamente.

Explica cómo las hormigas brindan un servicio útil a las acacias.

"Ellos cuidan las plantas en las que viven", dijo el Dr. Raine. "Si otros animales intentan venir y alimentarse del rico y azucarado néctar, los atacarán".

En África, un tipo de guardia de hormigas, conocido como Crematogaster , incluso atacará a los grandes herbívoros que intenten comerse la planta.

"Si una jirafa comienza a comer las hojas de una acacia que está habitada por hormigas, las hormigas saldrán y enjambrarán en su cara, mordiendo y picando", dice el Dr. Raine.

"Con el tiempo, la jirafa se hartará y se irá".

En los trópicos del Nuevo Mundo, el Pseudomyrmex El género de hormigas cumple una función de protección muy similar.

Para ambas especies, las acacias proporcionan pequeñas estructuras reforzadas que las hormigas ahuecan y anidan en su interior, así como néctar rico en azúcar para que las coman.

"A cambio, ambos grupos de hormigas protegen a sus plantas hospedadoras de los herbívoros, tanto insectos hambrientos como [animales] más grandes", explica el Dr. Raine.

Ese es el lado positivo de las plantas. Pero estar habitado por insectos agresivos podría dificultar un aspecto importante de la vida de una planta: la floración.

Las flores deben polinizarse para que la planta pueda reproducirse. Entonces, ¿qué impide que las hormigas ataquen a los pequeños polinizadores útiles o roben todo el sabroso néctar que las atrae?

"Algunas plantas hacen esto estructuralmente, con barreras físicas para evitar que las hormigas lleguen a la flor, o superficies pegajosas o resbaladizas sobre las que los insectos no pueden caminar", dijo el Dr. Raine.

“Las acacias no tienen estas barreras. Tienen flores muy abiertas, pero aún así, parece que las hormigas no se acercan a ellas. Queríamos saber por qué. & Quot

Un enfoque inteligente de la planta es un "soborno" de alimentos. Los "nectarios extraflorales" son pequeños depósitos de néctar en los tallos, de los que los habitantes pueden alimentarse sin pasar a las flores.

Las acacias también producen estructuras llamadas cuerpos beltianos en las puntas de las hojas.

Estos, explica el Dr. Raine, son estructuras nutritivas producidas por la planta para alimentar a su colonia residente de hormigueros.

Pero cuando esto no es suficiente, es un caso de guerra química.

Las flores pueden producir una variedad de productos químicos. Podemos oler algunos de los compuestos orgánicos volátiles que liberan cuando olfateamos nuestra flor de verano favorita.

Pero hay un lado más manipulador de estos aromas.

Los compuestos volátiles florales pueden actuar como señales, atrayendo polinizadores como abejas y colibríes con sus aromas irresistibles.

Para las hormigas, sin embargo, están lejos de ser irresistibles.

"Las flores parecen producir sustancias químicas que repelen a las hormigas", dijo el Dr. Raine. "Las liberan especialmente durante el tiempo en que producen mucho polen, por lo que las hormigas se mantienen alejadas de las flores".

En estudios recientes, descritos en la revista Functional Ecology, el Dr. Raine y sus colegas encontraron que las plantas con las relaciones más cercanas con las hormigas, aquellas que proporcionaron hogares para su ejército de guardia en miniatura, producían los químicos que eran más efectivos para mantener a raya a las hormigas. .

"Y eso se asoció con que la flor estaba abierta", dice. `` Así que los químicos probablemente se encuentran en el polen ''.

Cuando se ha eliminado todo el polen, al cepillar el cuerpo de los polinizadores hambrientos y entregarlo a otras plantas, las flores se vuelven menos repelentes.

"Entonces, en este punto, las hormigas pueden acercarse a las flores y protegerlas de otros insectos que podrían comerlas, para que las semillas en desarrollo no se pierdan", explica.

El equipo del Dr. Raines pudo probar esto usando flores jóvenes que se acababan de abrir y que contenían mucho polen.

Los científicos los limpiaron en flores más viejas y en los tallos de las acacias.

Esto les mostró que el efecto era "transferible": los tallos y las flores más viejas que se habían limpiado se volvieron más repelentes.

"Ofrece este sistema de retroalimentación realmente ordenado: la planta está protegida cuando necesita ser protegida, pero no cuando no es así".

Los productos químicos repelentes son específicos de las hormigas. De hecho, atraen y repelen diferentes grupos de insectos.

& quot [Los químicos] no repelen a las abejas, a pesar de que están estrechamente relacionadas con las hormigas. Y en algunos casos, los químicos parecen atraer a las abejas ”, dice el Dr. Raine.

Los investigadores creen que algunos de los repelentes que producen las acacias son "imitaciones" químicas de feromonas de señalización que las hormigas utilizan para comunicarse.

"Pusimos flores en jeringas y soplamos el aroma sobre la hormiga para ver cómo respondían, y se pusieron bastante agitadas y agresivas", explicó.

"Las hormigas usan una feromona para señalar el peligro si están siendo atacadas por un pájaro, liberarán ese químico que rápidamente les dirá a las otras hormigas que se retiren".

El Dr. Raine dice que este inteligente sistema evolutivo muestra cómo las hormigas y sus plantas han evolucionado para protegerse, controlarse y manipularse entre sí.

Las hormigas pueden ser rápidas para enjambrar, morder y picar, pero las acacias de aspecto inofensivo se han mantenido un paso por delante.


¿Cómo estudia un sistematizador de plantas un taxón de plantas?

Los científicos de plantas pueden seleccionar un taxón para ser analizado y llamarlo grupo de estudio o endogrupo. Los taxones de unidades individuales a menudo se denominan Unidades Taxonómicas Operativas u OTU.

¿Cómo van a crear el "árbol de la vida"? ¿Es mejor usar morfología (apariencia física y rasgos) o genotipado (análisis de ADN)? Hay ventajas y desventajas para cada uno. Es posible que el uso de la morfología deba tener en cuenta que las especies no relacionadas en ecosistemas similares pueden crecer para parecerse entre sí para adaptarse a su entorno (y viceversa, ya que las especies relacionadas que viven en diferentes ecosistemas pueden crecer para aparecer de manera diferente).

Es más probable que se pueda realizar una identificación precisa con datos moleculares y, en estos días, realizar análisis de ADN no es tan costoso como en el pasado. Sin embargo, se debe considerar la morfología.

Hay varias partes de plantas que son particularmente útiles para identificar y segmentar taxones de plantas. Por ejemplo, el polen (ya sea a través del registro de polen o fósiles de polen) es excelente para la identificación. El polen se conserva bien con el tiempo y, a menudo, es diagnóstico para grupos específicos de plantas. También se utilizan a menudo hojas y flores.


Evolución de las angiospermas

Las angiospermas aparecen por primera vez en el registro fósil hace unos 130 millones de años, y hace 90 millones de años se habían convertido en el grupo de plantas predominante en el planeta. El naturalista inglés Charles Darwin consideró la aparición repentina de angiospermas como un "misterio abominable" y los científicos han debatido sobre el origen del grupo durante muchos años. Los estudios comparativos de especies vivas sugieren que las angiospermas evolucionaron a partir de las gnetofitas, un grupo de gimnospermas con tres géneros vivos de plantas bastante extrañas: Efedra, Gnetum, y Welwitschia. Se ha demostrado que la doble fertilización ocurre en ambos Efedra y Gnetum, y las estructuras reproductivas (estróbilos) de los tres géneros son similares a los tallos florales de algunas angiospermas. Algunos estudios de secuenciación de genes también indican que las gnetofitas y las angiospermas están estrechamente relacionadas entre sí y con un grupo extinto de gimnospermas llamadas Bennettitales. Sin embargo, estudios moleculares más recientes sugieren que los gnetofitos están más estrechamente relacionados con las coníferas que con las angiospermas.

En 1998, el descubrimiento de un fósil parecido a una angiosperma llamado Archaefructus, que aparentemente existió hace 145 millones de años, también arroja algunas dudas sobre la idea de que las angiospermas desciendan de gnetófitos o Bennettitales. Aunque se ha obtenido una gran cantidad de información desde la época de Darwin, el origen de las angiospermas sigue siendo un misterio.


El avance de los plaguicidas a lo largo del siglo XX

Las herramientas primitivas ahora tenían un razonamiento científico para explicar su eficacia e identificar sus formulaciones químicas, moviéndolas del reino de los extractos naturales a los pesticidas sintetizados y señalando el surgimiento de la revolución de los pesticidas químicos. El control de plagas, que había comenzado con herramientas y métodos simples, se perfeccionó durante siglos y renació por completo durante la Segunda Guerra Mundial. El mundo de finales del siglo XIX y principios del XX de los primeros productos químicos orgánicos sintéticos dio lugar a los primeros pesticidas sintéticos modernos en forma de compuestos organoclorados.

Muchos compuestos organoclorados, como BHC y DDT, se sintetizaron por primera vez en el siglo XIX, pero sus propiedades como insecticidas no se descubrieron y explotaron por completo hasta finales de los años treinta. El BHC (hexacloruro de benceno) fue producido por primera vez por el científico inglés Michael Faraday en 1825, pero sus propiedades como insecticida no se identificaron hasta 1944. El DDT (diclorodifeniltricloroetano) fue preparado por primera vez por Othmar Ziedler, un químico austríaco, en 1825, pero los suizos El químico Paul Hermann Müller no descubrió las propiedades insecticidas del DDT hasta 1939, un descubrimiento que llevó a Müller a otorgar el Premio Nobel en 1948.

El uso del DDT como pesticida resultó ser una gran ayuda para los esfuerzos de guerra. Antes del descubrimiento del DDT, las piretrinas se encontraban entre los principales insecticidas en uso. Pero las piretrinas se extrajeron de fuentes naturales, principalmente de flores del género Crisantemo (Piretro), cuyos suministros eran limitados e insuficientes para satisfacer las demandas del uso en tiempos de guerra. Fue debido a esta escasez que el DDT, en cambio, se convirtió en el insecticida preferido de las Fuerzas Aliadas para controlar los insectos que eran vectores del tifus, la malaria y el dengue.

En ese momento, el DDT se consideraba un insecticida de amplio espectro con baja toxicidad para los mamíferos. Era económico de producir, fácil de aplicar en grandes áreas y era persistente, por lo que generalmente no era necesario volver a aplicarlo. El DDT es insoluble en agua y, por lo tanto, no se lo lleva el clima. El compuesto también pareció, al principio, ser increíblemente efectivo para eliminar los insectos vectores de enfermedades, lo que lo llevó a ser aclamado como un insecticida maravilloso.

En 1962, Rachel Carson, bióloga marina y conservacionista, publicó Silent Spring, un libro que destacaba los efectos perjudiciales de los pesticidas en el medio ambiente.

En 1945, el DDT estaba disponible para aplicaciones agrícolas. Pero los primeros signos de resistencia de los insectos al DDT comenzaron a aparecer en la década de 1950. En 1962, Rachel Carson, bióloga marina y conservacionista, publicó Primavera silenciosa, un libro que destacó los efectos perjudiciales de los plaguicidas en el medio ambiente. The widespread popularity of Carson’s book led to the establishment of influential grassroots organizations that called for greater environmental protections and stricter controls on pesticide use. Part of that call to change was the reduction or elimination of DDT and many other pesticides developed from the 1940s through the 1960s from the pest-fighting arsenal.

DDT remained in widespread use around the world until the 1980s, but its decline hastened once the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) canceled most uses of DDT by 1972. Many other countries followed suit shortly thereafter by removing DDT from lists of approved agricultural applications. In 2004, the Stockholm Convention outlawed many persistent organic pollutants (POPs) and restricted the use of DDT to vector control (primarily for malaria). Despite increasing worldwide restrictions and bans on DDT, as of 2008, India and North Korea were still using DDT in agricultural applications. Today, India is the only country in the world still producing DDT.

Since the start of the production boom in the 1940s to present day, a huge catalog of thousands of insecticides, herbicides, and general pesticides was developed, including organochlorides (DDT, BHC), organophosphates (Parathion, Malathion, Azinophos Methyl), phenoxyacetic acids (2,4-D, MCPA, 2,4,5-T), Captan, Carbamates (Aldicarb, Carbofuran, Oxamyl, Methomyl), neonicotinoids (Imidacloprid, Acetamiprid, Clothianidin, Nitenpyram), and Glysophates.

The neonicotinoids are neuro-active insecticides, similar to nicotine compounds that were developed in the 1980s and 1990s. Of all the neonicotinoids, Imidacloprid has become one of the most abundantly used insecticides in the world. Patented in 1988 and registered with the EPA in 1994 by Bayer Crop Science, Imidacloprid works by disrupting the transmission of nerve impulses in insects by binding to an insect’s nicotinic acetylcholine receptors, resulting in paralysis and death. Imidacloprid is highly toxic to insects and other arthropods, including marine invertebrates. It is considered to be moderately toxic to mammals if ingested at high dosages.

The acute toxicity and environmental fate of Imidacloprid and other neonicotinoid pesticides have been greatly debated since their adoption in the 1990s. Many studies have examined the persistence of neonicotinoids in water supplies and their ecological impacts on other environmentally and economically important arthropods. Studies published within the last two decades have linked bee colony collapse disorders with Imidacloprid and other similar pesticides. The most toxic pesticide in the world today for honey bees (genus Apis) is also the most commonly used insecticide in the world: Imidacloprid.

If Imidacloprid is the most widely used insecticide in the world, Glyphosate is the most widely used herbicide on Earth. Glysophate was developed by a Monsanto chemist, John E. Franz, in 1970. Roundup, as it was trademarked, quickly became one of the most popular herbicides in the world among both agricultural enterprises and home users. The mode of action for Glyphosate is to inhibit a plant enzyme that is integral to the synthesis of aromatic amino acids. The inhibition of the amino acid production affects primarily the growing regions of the plants, killing plants in their growth cycle but not in their seed stage.

In 1994, the Roundup Ready Soybean was commercially approved in the United States. This genetically engineered soybean was created to be resistant to glyphosate. These types of crops allowed for the use of glyphosate to control other pest plants without endangering the crop. The list of glyphosate-resistant crops has grown since the introduction of the Roundup Ready Soybean to include corn, canola, alfalfa, cotton, and wheat.