Botanica
La botanica o fitología es una rama de
la biología y es la ciencia que se ocupa del estudio
de los vegetales, bajo todos sus aspectos, lo cual incluye su
descripción, clasificación, distribución,
identificación, el estudio de su reproducción, fisiología,
morfología,relaciones recíprocas, relaciones con los otros seres
vivos y efectos provocados sobre el medio en el que se encuentran.1 El
objeto de estudio de la Botanica es, entonces, un grupo de organismos
lejanamente emparentados entre sí, las cianobacterias,
los hongos, las algas y las plantas terrestres, los que
casi no poseen ningún caracter en común salvo la presencia
de cloroplastos (a excepción de los hongos y cianobacterias) o
el no poseer movilidad.2 3
En el campo de la botanica hay que distinguir entre
la botanica pura, cuyo objeto es ampliar el conocimiento de
la naturaleza, y la botanica aplicada, cuyas investigaciones
estan al servicio de la tecnología agraria, forestal y
farmacéutica. Su conocimiento afecta a muchos aspectos de nuestra vida y
por tanto es una disciplina estudiada, ademas de por biólogos,
por farmacéuticos, ingenieros agrónomos, ingenieros forestales,
entre otros.4
La botanica cubre un amplio rango de contenidos, que incluyen aspectos
específicos propios de los vegetales; de las disciplinas
biológicas que se ocupan de la composición química
(fitoquímica); la organización celular (citología vegetal)
y tisular (histología vegetal); del metabolismo y el
funcionamiento organico (fisiología vegetal),del crecimiento y
el desarrollo; de la morfología (fitografía); de
la reproducción; de la herencia (genética vegetal); de
las enfermedades (fitopatología); de las adaptaciones al ambiente
(ecología), de la distribución geografica (fitogeografía o geobotanica);
de los fósiles (paleobotanica) y de
la evolución.
Los organismos que estudia la Botanica
La idea de que la naturaleza puede ser dividida en tres reinos (mineral,
vegetal y animal) fue propuesta por N. Lemery (1675)5 y popularizada
por Linneo en el siglo XVIII.6 Karl Linné, a finales del
siglo XVIII, introdujo el actual sistema de clasificación. Éste
incluye los conocimientos sobre las diversas especies vegetales dentro de un sistema mas amplio, ofreciendo una versión
sintética y enriquecedora. No en vano se ha dicho que el sistema de
clasificación de Linné prefigura lo que después
serían las teorías evolutivas.
A pesar de que con posterioridad fueron propuestos reinos separados para los
hongos (en 1783) protozoarios (en 1858)8 y
bacterias (en 1925)9 la concepción del siglo XVII de que solo existían
dos reinos de organismos dominó la Biología por tres
siglos. El descubrimiento de los protozoarios en 1675, y de
las bacterias en 1683, ambos realizados por Leeuwenhoek 11 eventualmente comenzó a minar el
sistema de dos reinos. No obstante, un acuerdo general entre los
científicos acerca de que el mundo viviente debería ser
clasificado en al menos cinco reinos 13 14 solo
fue logrado luego de los descubrimientos realizados porla microscopía
electrónica en la segunda mitad del siglo XX. Tales
hallazgos confirmaron que existían diferencias fundamentales entre
lasbacterias y los eucariotas y, ademas, revelaron la
tremenda diversidad ultraestructural de los protistas. La
aceptación generalizada de la necesidad de utilizar varios reinos para
incluir a todos los seres vivos también debe mucho a la síntesis
sistematica de Herbert Copeland (1956)15 y a los
influyentes trabajos de Roger Y. Stanier (1961-1962)16 17 y Robert
H. Whittaker (1969).18 6 En el sistema de seis reinos, propuesto
por Thomas Cavalier-Smith en 198319 y modificado en
1998,6 las bacterias son tratadas en un único reino (Bacteria) y
los eucariotas se dividen en 5 reinos: protozoarios (Protozoa), animales
(Animalia), hongos (Fungi), plantas (Plantae) y Chromista (algas
cuyos cloroplastos contienen clorofilas a y c,
así como otros organismos sin clorofila relacionados con ellas). La
Nomenclatura de estos tres últimos reinos, clasico objeto de
estudio de la Botanica, esta sujeta a las reglas y
recomendaciones del Código
Internacional de Nomenclatura Botanica20
Divisiones de la Botanica
Las plantas pueden estudiarse desde varios puntos de vista. Así, pueden
diferenciarse distintas líneas de trabajo de acuerdo con
los niveles de organización que se estudien: desde
lasmoléculas y las células, pasando por
los tejidos y los órganos, hasta los individuos,
las poblaciones y las comunidades vegetales. Otras
posibilidades se refieren al estudio de las plantas quevivieron en
épocas geológicas pasadas o al de las que viven en la actualidad,
al examen de los distintos grupos sistematicos y a la
investigación de cómo pueden ser utilizados los vegetales por el
ser humano.21 22
En general, todas esas direcciones de trabajo se basan en el analisis
comparativo de los fenómenos particulares y de su variabilidad, para
llegar a una generalización y al reconocimiento de las relaciones
regulares que unen dichos fenómenos entre sí. Siempre deben
asociasre los métodos estatico y dinamico: por un lado el reconocimiento y la interpretación de las
estructuras y formas y, por el otro, el analisis de los procesos
vitales, de funciones y de fenómenos de desarrollo. El
fin último de ambos métodos debe ser en todo caso la
comprensión de las formas y de las funciones en su dependencia
recíproca y en su evolución.
Los distintos puntos de vista descritos y el empleo de diferentes
métodos han conducido a que dentro de la
Botanica se hayan desarrollado numerosas disciplinas. En primer lugar,
se pude citar a la Morfología, la cual, es sentido amplio, es la
teoría general de la estructura y forma de las plantas, e incluye
la Citología y la Histología. La primera se ocupa del
estudio de la fina constitución de las células y se
asocia, en los aspectos relacionados con las moléculas, con algunas
partes de la Biología Molecular. La Histología es el estudio
de la los tejidos de las plantas. Citología e Histología,
conjuntamente, son necesarias para comprender la Anatomía de
lasplantas, o sea, su constitución interna.23 24 25
Al ocuparse de los procesos de adaptación, la Morfología se
relaciona con la Ecología, disciplina que investiga las relaciones
entre la planta y su ambiente. Tales relaciones estan basadas en los
estudios de la Fisiología Vegetal, que se ocupa -de modo general-
del estudio del modo en que se realizan las funciones de la planta e los campos
del metabolismo, del cambio de forma (que incluye el crecimiento y
desarrollo de la planta) y de los movimientos. La reproducción
de las plantas y el modo en que se heredan y cambian los caracteres a
través de las generaciones es el campo de la Genética.24
La Botanica Sistematica trata de averiguar las
afinidades que existen entre los diversos tipos de plantas, basandose en
los resultados de todas las disciplinas mencionadas previamente, entre las que,
al lado de la Morfología, son importantes la Citología, la
Anatomía, la Palinología (el estudio de
las esporas y del polen), la Embriología (cuyo
campo es el estudio de la generación sexual y del embrión),
la Fitoquímica (sustancias producidas y contenidas en las
plantas), la Genética y la Geobotanica o
Fitogeografía. Como parte de la Sistematica, hay que mencionar
ante todo la Taxonomía, que se ocupa de la descripción, nomenclatura y
ordenación de las especies de plantas existentes, las cuales sobrepasan
el número de 330.000. A ella se añade el estudio de la historia
evolutiva de las plantas (Filogenia), que se apoya especialmente en
la Paleobotanica, el estudiode las plantas que vivieron en otras eras
geológicas y en la Evolución, que ilustra sobe las leyes y
las causas que rigen la formación de las estirpes vegetales.24 26
Finalmente, existen dentro de la Botanica ramas de estudio que se ocupan
de modo especial de grupos particulares de organismos, cual
la Microbiología (que estudia los microorganismos en
general, incluyendo muchos de los que se consideran organismos vegetales),
la Bacteriología (que se ocupa de las bacterias),
la Micología (que estudia los hongos), la Ficología (que
estudia las algas), la Liquenología (estudio de
los líquenes), la Briología (estudio de
los briófitos: los musgos y las hepaticas),
la Pteridología (estudio de
los helechos).27 2 También existen distintas disciplinas
aplicadas, que estudian el valor practico de las plantas para los seres
humanos y con ello establecen el enlace con la Agricultura,
la Silvicultura y la Farmacia, entre otras. Como ejemplo de
estas disciplinas se pueden mencionar el Mejoramiento
Genético de Plantas (estudia la variabilidad genética y
la selección de plantas), la Fitopatología (se
ocupa de las enfermedades de las plantas y de los métodos de control de
las mismas), la Farmacognosia (estudia las plantas medicinales y sus
principios activos).24 28
Historia
Desde la antigüedad, el estudio de los vegetales se ha abordado con
dos aproximaciones bastante diferentes: la teórica y la utilitaria.
Desde el primer punto de vista, al que se denomina Botanica pura,
la ciencia de las plantas seerigió por sus propios méritos como
una parte integral de la Biología. Desde una concepción utilitaria,
por otro lado, la denominada Botanica aplicada era concebida como
una disciplina subsidiaria de la Medicina o de
la Agronomía. En los diferentes períodos de su
evolución una u otra aproximación ha predominado, si bien en sus
orígenes —que datan del siglo VIII a. C.— la
aproximación aplicada fue la preponderante.29
La Botanica, como muchas otras ciencias, alcanzó la primera
expresión definida de sus principios y problemas en la Grecia
clasica y, posteriormente, continuó su desarrollo durante la
época del Imperio romano.30 Teofrasto, discípulo
de Aristóteles y considerado el padre de la Botanica,
legó dos obras importantes que se suelen señalar como el origen
de esta ciencia: De historia plantarum (‘Historia de las
plantas’) y De causis plantarum (‘Sobre las causas de las
plantas’).31 Tras la caída del Imperio en el siglo V,
todas las conquistas alcanzadas en la antigüedad
clasica tuvieron que redescubrirse a partir del siglo XII, por
perderse o ignorarse buena parte de ellas durante la baja Edad Media. La
tradición conservadora de laIglesia y la labor de contadas
personalidades hicieron avanzar, aunque muy lentamente, el conocimiento de los
vegetales durante este período.32
En los siglos XV y XVI la Botanica se desarrolló como una
disciplina científica, separada de la herboristería y de la
Medicina, si bien continuó contribuyendo a ambas. Diversos factores
permitieron el desarrollo y progresode la Botanica durante estos siglos:
la invención de la imprenta, la aparición
del papel para la elaboración de los herbarios, y el
desarrollo de los jardines botanicos, todo ello unido al desarrollo
del arte y ciencia de la navegación que permitió la
realización de expediciones botanicas. Todos estos factores conjuntamente
supusieron un incremento notable en el número
de las especies conocidas y permitieron la difusión del conocimiento local o regional a una
escala internacional.33 34
Impulsada por las obras
de Galileo, Kepler, Bacon y Descartes, en
el siglo XVII se originó la ciencia moderna. Debido a la
creciente necesidad de los naturalistas europeos de intercambiar ideas e
información, se comenzaron a fundar las primeras academias
científicas.35 Joachim Jungius fue el primer científico
que combinó una mentalidad entrenada en la filosofía con
observaciones exactas de las plantas. Tenía la habilidad de definir los
términos con exactitud y, por ende, de reducir el uso
de términos vagos o arbitrarios en la sistematica. Se lo
considera el fundador del lenguaje científico, el
que fue desarrollado mas tarde por el inglés John Ray y
perfeccionado por el sueco Carlos Linneo.35
A Linneo se le atribuyen varias innovaciones centrales en la Taxonomía. En primer lugar, la utilización de la nomenclatura
binomial de las especies en conexión con una rigurosa
caracterización morfológica de las mismas. En segundo
lugar, el uso de una terminología exacta.
Basado en el trabajo de Jungius, Linneo definiócon precisión
varios términos morfológicos que serían utilizados en sus
descripciones de cada especie o género, en particular
aquellos relacionados con la morfología floral y con la
morfología del fruto.
No obstante, el mismo Linneo notó las fallas de su sistema y
buscó en vano nuevas alternativas. Su concepto de la constancia de
cada especie fue un obstaculo obvio
para lograr establecer un sistema natural ya que esa concepción de la
especie negaba la existencia de las variaciones naturales, las cuales son
esenciales para el desarrollo de un sistema natural. Esta contradicción
permaneció durante mucho tiempo y no fue resuelta
hasta 1859 con la obra de Charles Darwin.35 Durante los
siglos XVII y XVIII también se originaron dos disciplinas
científicas que, a partir de ese momento, iban a tener una profunda
influencia en el desarrollo de todos los ambitos de la Botanica:
la Anatomía y la Fisiología Vegetal.
Las ideas esenciales de la teoría de la
evolución por selección natural de Darwin
influirían notablemente en la concepción de la
clasificación de los vegetales. De ese
modo, aparecieron lasclasificaciones filogenéticas, basadas
primordialmente en las relaciones de proximidad evolutiva entre las distintas
especies, reconstruyendo la historia de su diversificación desde el
origen de la vida en la Tierra hasta la actualidad. El primer sistema
admitido como filogenético fue el contenido en el Syllabus der
Planzenfamilien (1892) de Adolf Engler y conocido mas
tarde como Sistema de Engler cuyasnumerosas adaptaciones posteriores
han sido la base de un marco universal de referencia según el cual se
han ordenado (y se siguen ordenando) muchos tratados de floras yherbarios de
todo el mundo, si bien algunos de sus principios para interpretar el proceso
evolutivo en las plantas han sido abandonados por la ciencia moderna.36
Los siglos XIX y XX han sido particularmente fecundos en las investigaciones
botanicas, las que han llevado a la creación de numerosas
disciplinas como la Ecología, la Geobotanica,
laCitogenética y la Biología Molecular y, en las
últimas décadas, a una concepción de
la Taxonomía basada en la Filogenia y en
los analisis moleculares de ADN y a la primera
publicación de la secuencia del genoma de
una angiosperma: Arabidopsis thaliana.37 38
La botanica moderna desde 1945
Artículo principal: Botanica moderna.
Una considerable cantidad de nuevos conocimientos en la actualidad se han generado con el estudio de las plantas modelo como Arabidopsis
thaliana. Esta mala hierba fue una de las primeras plantas en
ver su genoma secuenciado. Otros mas importantes
comercialmente como
alimentos basicos como
el arroz, trigo, maíz, cebada, centeno, mijo y
la soja estan teniendo también sus secuencias del genoma. Algunas
de éstas son un reto puesto que tienen en sus
secuencias mas de dos juegos de cromosomas haploides, una
condición conocida como poliploidia,
común en el reino vegetal. Un alga
verde Chlamydomonas reinhardtii (un célula, sola, verde alga)
es otro modelo de organismoimportante que ha sido extensivamente estudiado y
provee importantes conocimientos a la biología celular.
Significado de la botanica como ciencia
Los distintos grupos de vegetales participan de manera fundamental en los
ciclos de la biosfera. Plantas y algas son los productores primarios,
responsables de la captación de energía solar de la que depende
toda la vida terrestre, de la creación de materia organica y
también, como subproducto, de la generación del oxígeno
que inunda la atmósfera y justifica que casi todos los organismos saquen
ventaja del metabolismo aerobio.39
Alimentar al mundo
Casi todo lo que comemos viene de las plantas, ya sea directamente de alimentos
basicos como fruta y vegetales, o indirectamente a
través de ganado, que es alimentado por las plantas que componen
el forraje. En otras palabras, las plantas son la base de toda
la cadena alimentaria, o lo que ecólogos llaman el primer nivel
trófico. Entendiendo cómo las plantas producen
lo que comemos es importante conocer su papel para ser capaces
de alimentar al mundo y proveer seguridad alimentaria para
futuras generaciones. No todas las plantas son beneficiosas a los
humanos, la maleza es considerada dañina para la agricultura y
la botanica provee ciencia basica para mitigar su impacto.
La etnobotanica es el estudio de éstas y otras
relaciones entre plantas y personas.
Procesos biológicos fundamentales
Las plantas son susceptibles de ser estudiadas en sus procesos fundamentales (como
la división celular y síntesisproteica por
ejemplo), pero sin los problemas éticos que supone estudiar animales o
seres humanos. Las leyes de la herencia fueron descubiertas de esta
manera por Gregor Mendel, que estudió cómo se hereda la
morfología del guisante.
Las leyes descubiertas por Mendel a partir del estudio de
plantas han conocido desarrollos posteriores, y se han aplicado sobre las
propias plantas para conseguir nuevas variedades beneficiosas. Otro estudio clasico efectuado en plantas fue el realizado
por Barbara McClintock, quien descubrió los 'genes
saltarines' (o transposones) estudiando el maíz. Son ejemplos que muestran cómo la botanica ha tenido
una importancia capital para el entendimiento de los procesos biológicos
fundamentales.
Aplicaciones de las plantas
Muchas de nuestras medicinas y drogas, como el cannabis, vienen directamente del reino vegetal. Otros
productos medicinales se derivan de sustancias de origen
vegetal; así, la aspirina es un derivado del acido salicílico, que
originalmente se obtenía de la corteza de sauce. La
investigación sobre productos farmacéuticamente útiles en
las plantas es un campo activo de trabajo que rinde
buenos resultados. Estimulantes populares como
el café (por su contenido en cafeína),
el chocolate, el tabaco (por la nicotina), y
el té tienen origen vegetal. Muchas bebidas
alcohólicasderivan de la fermentación de plantas como
la cebada y la uva.
Las plantas también nos proveen de muchos materiales, como
el algodón, la madera,
el papel, el lino, el aceite vegetal,algunos
tipos de cuerdas y plasticos. La producción
de seda no seria posible sin el cultivo de los arboles
de morera. La caña de azúcar y otras plantas han sido recientemente usadas como biomasa para producir
una energía renovable alternativa al combustible
fósil.
Entendimiento de cambios ambientales[editar · editar
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Las plantas también pueden ayudar al entendimiento de los cambios del medio ambiente de
muchas formas.
Entendimiento de la destrucción de habitat y
de especies en extinción depende de un
catalogo completo y exacto de plantas, de
la sistematica y taxonomía.
Respuesta de las plantas a radiación ultravioleta puede
monitorear problemas como los agujeros en la capa
de ozono.
El analisis de polen depositado por plantas en miles de
millones de años atras puede ayudar a los científicos a
reconstruir los climas del pasado y pronosticar el
futuro, una parte esencial de investigaciones sobre cambios climaticos.
Recopilar y analizar el tiempo del ciclo de vida es
importante para la fenología usado para la
investigación de cambios climaticos.
Líquenes, sensibles a las condiciones atmosféricas, tienen un uso extensivo como
indicadores de contaminación.
Las plantas pueden servir como ‘sensores’, una especie de
“señales tempranas de aviso” que den la alerta sobre cambios
importantes en el ambiente.
Por último, las plantas son sumamente valoradas en el aspecto recreativo
para millones de personas que disfrutan de su uso en
la jardinería, la horticultura y el arte culinario.
