El ginkgo biloba, un precioso fósil viviente

El Ginkgo biloba L. es una de las plantas más peculiares y bellas del planeta, tanto que posiblemente sea el árbol más fácilmente reconocible entre las 100,000 especies de árboles conocidos. A ello nos ayudan sus peculiares hojas en forma de abanico o corazón, según se mire. Con sus portes altos y esbeltos decoran parques en países de climas templados. Pero lo más curioso es que el ginkgo es un fósil vivo que se ha mantenido esencialmente sin cambios durante más de 200 millones de años.

Probablemente ha existido en la tierra más tiempo que cualquier ser vivo macroscópico actual. Como anticipó Charles Darwin, los fósiles vivientes brindan excelentes oportunidades para estudiar cuestiones evolutivas relacionadas con la extinción, la competencia y la adaptación. El ginkgo es una de las plantas vivas más antiguas y un ejemplo fascinante de cómo las personas han salvado a una especie de la extinción y contribuido a su resurgimiento. En este post vamos a describir el árbol a través de su historia, su aspecto y filogenética y vamos a tratar la gran pregunta, como esta planta ha persistido sin cambios tantos millones de años.

1.- Historia

Ginkgo biloba es uno de los fósiles vivos más famosos y, por lo tanto se estudiada con mucho interés por los naturalistas. Existen evidencias de que las ginkgoales se originaron en el Pérmico temprano hace aproximadamente 280 millones de años, y en el apogeo de su expansión mundial al menos 16 géneros que se distribuyeron en los bosques templados dominados por helechos. Sin embargo, G. biloba, de la que tenemos restos fósiles desde el Cretáceo temprano (desde 145 Ma a 100.5 Millones de años), es la única especie de este género que ha perdurado hasta hoy. En la Era Terciaria (65 millones de años) ya solo quedaban 3 ó 4 especies de Ginkgo y este declive se pudo deber a cinco causas principales:
1.- El enfriamiento progresivo del planeta y la aparición el hemisferio norte de dos épocas del año diferenciadas, una de ellas, seca.
2.- El surgimiento de las de las plantas angiospermas, unas muy duras competidoras.
3.- La desaparición de los dinosaurios que era de los pocos animales capaces de dispersar sus grandes semillas.
4.- Su tasa de reproducción muy lenta, comparada con otras plantas, pues necesitan unos 30 años para alcanzar la madurez sexual (hay otras especies de leñosas arbóreas que requieren esos años para alcanzar la madurez, como por ejemplo el haya y el fresno).
5.- Su gran longevidad de hasta 3 000 años que hace que los genes sin recombinar o mutar perduren demasiado tiempo en el hábitat sin que existan posibilidades de “intentar” mejores adaptaciones (hoy en día hay investigadores que cuestionan esas edades tan elevadas).

En Norteamérica desaparecieron hace 7 millones de años y en Europa hace unos 2.5 millones de años. Pero, cosas de la naturaleza, en Asia pudo sobrevivir a las glaciaciones y demás contratiempos biológicos, geológicos y la destrucción global de su hábitat exclusivamente como una reliquia. Probablemente todos los los árboles de ginkgo conocidos hoy provienen de China, gracias a una redistribución global asistida por humanos en los últimos 300 años, y por lo tanto proporciona un ejemplo inspirador de cómo nosotros podemos ayudar a una especie a sobrevivir y renovarse.

Un clara evidencia la encontramos al ver de forma llamativa que el ginkgo es muy escaso en la naturaleza de forma salvaje y la mayor parte los ejemplares los encontramos en bosques proceden de la siembra por humanos. Yo creo que podemos afirmar que el árbol ha sido afortunado al toparse con el hombre pues su historia y distribución reciente se ha ampliado por la apreciación de su belleza, su utilidad como árbol de sombra, su propiedades medicinales y servir como alimento y madera.

2.- Taxonomía y Filogenética
El ginkgo es la única especie que queda de las Ginkgophyta, una de las cuatro divisiones de las gimnospermas (junto a coníferas o Pinophyta, Cícadas y Gnetofitas), que son plantas vasculares sin flores.
El naturalista sueco Lineo fue también el que lo catalogó y le dio su nombre formal o científico haciendo una transcripción literal y difícil de pronunciar del nombre que usaban los japoneses. Lineo sólo añadió la especie, biloba refiriéndose a la forma característica de su hoja. El término ginkgo en chino significa albaricoque plateado y hace referencia a sus frutos cuando están maduros. Las hojas se parecen mucho a las del helecho Adiantum y por ello en inglés se le denomina “Maidenhair tree” (de Maidenhair fern, helecho). Otras denominaciones del árbol en otros idiomas incluyen “árbol del los 40 escudos” por el precio astronómico que pagaron para el jardín botánico de Montpelier, árbol de la paz, de los deseos, de las pagodas, o de los templos.

No existe evidencia fósil directa ni consenso sobre el origen de las ginkgoales y sus relaciones con otras plantas con semillas. Aunque no tiene ningún pariente próximo vivo actualmente, el análisis filogenético de los cloroplastos indica que las cicas (cícadas), unas palmeras también reliquias fósiles y ornamentales, son sus primas más cercanas. En plenos siglo XXI con las modernas técnicas de secuenciación que dan resultados rápidos y de alta calidad estamos empezando a comprender su biología y evolución. De hecho, ello permitió que los Ginkgos salieran de la clase conífera para establecerse como un phylum aislado y más a mitad camino entre los helechos y las coníferas. Además, independientemente de lo que les sucede a otras gimnospermas, el ginkgo presenta hojas en lugar de acículas, las cuales caen en la temporada fría y oscura (son caducas).

3.- Aspecto y Biología
Los ginkgos llegan a ser árboles majestuosos, valga como representación un ejemplar de 242 años y que fue elegido Árbol Europeo del Año 2019, El Ginkgo de Daruvar, Croacia. Aquí me gustaría hacer una anotación, al haberse extinguido en Europa hace mucho tiempo los ejemplares actuales más viejos no pueden tener más allá de 200-300 años, difícil de rivalizar con los milenarios que se pueden encontrar en Asia.

Su coloración en otoño es impresionante. Armoniosamente sincronizadas, las hojas se vuelven amarillas y caen al suelo súbitamente formando un tapiz amarillo brillante sin igual. La caída de las hojas es tan precisa y repentina que en algunas comunidades hacen apuestas para ver cuando las células que unen el peciolo a las ramas morirán y se producirá esa caída cada año.

Cuando sus hojas han caído, el ginkgo muestra toda su otra belleza, la peculiaridad tener una silueta única y que ningún otro árbol posee. Tal vez no tengan el esplendor de un olmo o de un roble en invierno pero sus ramas son únicas. El árbol durante unos 25 años crece en vertical de forma cónica y estilizada para pasar entonces a ensancharse de forma horizontal, todo con una disposición muy particular entre brotes, ramas jóvenes y otras más antiguas (de hecho, ese cambio en la arquitectura estará relacionado con el paso a la madurez). Este ensanchamiento se da a partir de los 100 años de edad. Pueden alcanzar alturas de 40 a 50 metros y diámetro de tronco entre 4 y 10 metros.

Sus hojas bilobuladas de unos 5 a 8 cm son el carácter más destacado y único del árbol y lo que les hace fácilmente reconocibles. Estas hojas llevan asociadas a Bartheletia paradoxa, un hongo considerados como fósil viviente también y que se nutren de las mismas cuando caen en otoño.

Otro aspecto único y que se ha identificado a partir de cultivos celulares in vitro de ginkgo es la endosimbiosis de un alga verde similar a Coccomyxa.

Estas asociaciones intracelulares que involucran microalgas eucariotas y una variedad de protistas, hongos micorrízicos e invertebrados heterótrofos están muy extendidas, pero son desconocidas en plantas superiores. Esta alga reside intracelularmente en una forma precursora inmadura con un cloroplasto no funcional, lo que implica que la actividad fotosintética de las algas no tiene ningún papel en esta endosimbiosis.

4.- Uso
El ginkgo se utiliza como árbol de la calle, especialmente en las ciudades, donde puede tolerar la nieve y el hielo y no tiene problemas para adaptarse a las condiciones de efecto invernadero con CO2 elevado. Un aspecto muy interesante es que nunca necesita fumigación pues es particularmente resistente a las plagas de insectos y a las enfermedades fúngicas, virales y bacterianas, así como a la contaminación por ozono y dióxido de azufre, al fuego e incluso a la radiactividad. De hecho, en Hiroshima, tras la explosión de la primera bomba atómica de la Segunda Guerra Mundial quedaron en pie alguno míticos ginkgos.

Así, actualmente la mayoría de los ginkgos viven como un árbol ornamental resistente y, al ser casi cosmopolitas, los especímenes se plantan en todo el mundo en casi todas las áreas templadas y subtropicales. Por ejemplo, en los Estados Unidos hasta el 2% de árboles al borde de la carretera son ginkgos (en Europa su uso ornamental, lamentablemente, es significativamente menor). Además el árbol se cultiva extensamente por su uso medicinal como hierba en Japón, Corea. Además, sus semillas son utilizadas como alimento y su madera ha sido utilizada no solo para leña pero también para hacer piezas de ajedrez y laca fina oriental. Para el laboratorio de botánica, su reproducción dioica, lo convierte en una especie modelo ideal para estudios biológicos.
De forma silvestre, el ginkgo prefiere exposiciones a pleno sol y suelos húmedos, profundos y bien drenados. Pero esta maravilla de árbol es muy adaptable, por lo que también crece en suelos pobres, suelos compactados, con varios pH del suelo, calor, sequía, niebla salina y contaminación del aire. Sus raíces son profundas y están infectadas por micorrizas que desempeñan un papel importante en la absorción del fósforo.

5.- La floración y la fruta
Para empezar, aunque esté usando los términos flor y fruto o fruta, estos no deberían ser empleados al hablar de gimnospermas pues debemos emplear el término estróbilo (masculino y femenino).El árbol florece en marzo, y como en las gimnospermas dioicas, al carecer de flores aparentes y ser algunas de ellas incluso previas a la aparición de los insectos, la polinización la realiza el viento. Por lo tanto, como buenas plantas dioicas, unos ginkgos producen semillas mientras que otros producen los órganos que albergan el polen. Hasta los 30 años, momento en que se da la madurez sexual, externamente hay poca diferencia entre plantas masculinas y femeninas. Los cromosomas sexuales (hembras XX y machos XY, al igual que los humanos) son difíciles de distinguir, por lo que el género del árbol no se puede clasificar fácilmente. Las flores femeninas están dispuestas en pares en un tallo de aproximadamente un centímetro de largo. Los conos de polen en forma de amento (microsporangios) que contienen los espermatozoides del árbol macho también crecen en brotes cortos en primavera y también después de unos 20-35 años.

Otra característica única que poseen los ginkgos y comparten con las cícadas es la de tener espermatozoides móviles o que nadan libremente en sus tubos de polen, un ejemplo fascinante de reliquia arcaica.
En términos generales, en los ginkgos transcurre un año desde la polinización hasta que germinan las semillas. La polinización tiene lugar en primavera, que es el paso previo a la fecundación o fusión de gametos sexuales que se producirá a finales del verano o principios de otoño. Después de la fertilización, a partir del óvulo se forma una estructura carnosa que recubre la semilla (esa mal llamada fruta) y que recuerda visualmente a las grosellas u otras bayas. El embrión está rodeado por una capa interna delgada, una capa intermedia leñosa y una capa de semillas dura. La capa de semillas es inicialmente verde, con la primera helada, se vuelve amarilla y finalmente se cae. Así, la semilla, que contiene el embrión, necesitará otros dos meses para madurar y desprenderse del árbol para más tarde germinar.

La capa externa de las semillas es carnosa y debido a la alta proporción de ácido butírico huelen desagradablemente a mantequilla rancia. Este detalle es muy importante si queremos usarlas como plantas ornamentales, hemos de evitar los árboles de sexo femenino. A pesar de este olor tan desagradable, una vez desprovistas de esta cubierta las semillas de tipo nuez son comestibles.

6.- Resiliencia
El Ginkgo puede vivir muchos, muchos años, de hecho, en China, el ginkgo más antiguo tiene unos 3 500 años. El análisis molecular y genético del cambium indica que sus células no contienen ningún programa para la senescencia o la muerte celular programada, lo que podría convertir al árbol en casi un ente inmortal. El cambium vascular del Ginkgo biloba puede conservar la capacidad de crecimiento continuo durante más de 1 000 años o incluso milenios. Los anillos de crecimiento, muestran que el crecimiento de los ginkgos no se ralentiza después de cientos de años. Los árboles viejos tienen tantas semillas viables, polen y hojas como los jóvenes. Es más, el tamaño de la hoja, la capacidad fotosintética y la calidad de la semilla de los árboles, todos indicadores de salud, no difieren con la edad.
Analizando la expresión de genes asociados con la senescencia, estos aumentan de manera predecible en las hojas moribundas. Pero cuando se examina la expresión de esos mismos genes en el cambium, no se encuentran diferencias entre árboles jóvenes y viejos, lo que sugiere que aunque los órganos como las hojas mueren, es poco probable que los árboles mueran de vejez. El sistema inmunológico de estos árboles, a pesar de que tienen 1 000 años, se parece al de uno de 20 años.

Obviamente se debe haber adaptado a los entornos que fue encontrando a lo largo de la vida de la tierra, de lo contrario se habría extinguido o habría cambiado sustancialmente. Además, el árbol de ginkgo posee un conjunto de características fascinantes que van a ayudar. Su resistencia y tolerancia sobresalientes al estrés abiótico y biótico es famosa. Es muy resistente a todas las plagas y enfermedades graves y tiene una alta tolerancia en ambientes llenos de humo como es el suelo urbano e industrial. Esta capacidad de recuperación del ginkgo, en algunos caso hasta infame, le ha permitido ser una árbol popular y generalizado en jardines templados de todo el mundo. Esta resiliencia incluye una resistencia o tolerancia sobresaliente tanto a los herbívoros como a los patógenos, lo que explica en parte la longevidad de los árboles individuales y también, a su vez, la longevidad de las especies. Al menos tres sistemas de defensa separados actúan en el ginkgo en respuesta a los ataques de herbívoros:
– repelencia y mal sabor debido a la presencia de flavonoides y trilactonas terpénicas tales como ginkgólidos y bilobalidas. Además, los ginkgólidos y los bilobalidas se han relacionado con la resistencia a los hongos y posiblemente a las bacterias endofíticas, aunque el mecanismo de resistencia a los patógenos bacterianos sigue sin estar claro.
– activación de genes de defensa directa y producción de metabolitos secundarios de plantas, incluidos flavonoides glucosilados. A cerca de estos flavonoides, un detalle interesante fes que su expresión no varía entre árboles de diferentes edades, lo que sugiere que los árboles no pierden su capacidad para defenderse de los factores de estrés externos. Esta capacidad ayuda a los ginkgos a crecer de manera saludable durante miles de años.
– emisión de compuestos orgánicos volátiles específicos construidos principalmente a partir de terpenos (por ejemplo, sesquiterpenos, α-copaeno y β-cariofileno) que potencialmente activan las defensas indirectas al atraer a los depredadores de los insectos.

Su longevidad se favorece al tener genes asociados a la resistencia a enfermedades, para combatir el estrés causado por factores ambientales como los que codifican para generar antioxidantes, hormonas vegetales y antimicrobianos, entre los que se encuentran los flavonoides. Este conjunto de características fascinantes que se asocian a su capacidad de resistencia y que tal vez vayan a asociados a su genoma tan grande y su reproducción exclusivamente dioica, favorece la generación de la variabilidad biológica que es tan necesaria para la adaptación.

En definitiva el ginkgo es un árbol fascinante por muchos motivos. Una planta primitiva, que no tiene parientes cercanos ni lejanos. Una planta muy longeva asociada a la falta de senescencia clara y la adaptación genética magnífica a resistir a microorganismos y el estrés. Y algo que me gustaría resaltar, uno de los pocos ejemplo en los que el hombre, debido a su uso ha ayudado a mantenerse a pesar el entorno cambiante que estamos ejerciendo sobre el planeta y sus especies más vulnerables.

7.- Referencias

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