¿Qué son las traqueidas?
Las traqueidas son células alargadas y con fosas en sus extremos que, en las plantas vasculares, funcionan como conductos para transportar agua y sales minerales disueltas. Las zonas de contacto fosa-fosa entre pares de traqueidas permiten el paso del agua. Las filas de traqueidas forman un sistema de conducción continuo a lo largo de las plantas.
Al madurar, las traqueidas son células cuyas paredes celulares están altamente lignificadas, por lo cual también aportan soporte estructural. Las plantas vasculares tienen una gran capacidad para controlar su contenido de agua gracias a la posesión del xilema, del que las traqueidas forman parte.
Ubicación de las traqueidas en la planta
Las plantas poseen tres tipos básicos de tejido: el parénquima, con células no especializadas, de membranas celulares finas, no lignificadas, el colénquima, con células de soporte alargadas, de paredes celulares irregularmente engrosadas, y el esclerénquima, con células de soporte de paredes celulares lignificadas, carentes de componentes vivos en su madurez.
El esclerénquima puede ser mecánico, con esclereidas (células pétreas) y fibras de madera, o conductor, con traqueidas (sin perforaciones, presentes en todas las plantas vasculares) y vasos conductores (con perforaciones en sus extremos, presentes principalmente en las angiospermas). Las traqueidas y los elementos de los vasos conductores son células muertas.
Las plantas poseen dos tipos de tejido conductor: el xilema, que transporta agua y sales minerales procedentes del suelo, y el floema, que distribuye los azúcares producidos por fotosíntesis.
El xilema y el floema forman haces vasculares paralelos en el córtex de la planta. El xilema está formado por parénquima, fibras de madera, y esclerénquima conductor. El floema se compone de células vasculares vivas.
En algunos árboles se distinguen anillos de crecimiento anuales debido a que las traqueidas formadas en primavera son más anchas que las formadas en verano.
Características de las traqueidas
- Forma alargada y delgada. Son células alargadas con forma de tubo, con puntas afiladas en ambos extremos. Esta forma les permite funcionar como conductos de agua eficientes.
- Pared celular gruesa. Tienen una pared celular gruesa y reforzada que les proporciona resistencia y soporte estructural. Estas paredes están hechas de celulosa y lignina, lo que las hace duraderas y resistentes a la descomposición.
- Pared celular perforada. Contienen pequeñas aberturas en sus paredes celulares, llamadas punteaduras, que permiten el flujo de agua y solutos a través de ellas. Las punteaduras son una característica distintiva de las traqueidas y permiten la comunicación entre células adyacentes.
- Falta de núcleo y citoplasma maduro. A medida que maduran, pierden su núcleo y citoplasma. Esto permite que se llenen de agua y se conviertan en conductos vacíos para el transporte de nutrientes.
- Función de conducción de agua. Desempeñan un papel fundamental en el transporte de agua y nutrientes a lo largo del xilema de la planta. El agua se mueve de una traqueida a otra a través de las fosas, y esta acción capilar ayuda a subir el agua desde las raíces hasta las partes superiores de la planta.
- Resistencia a la embolia. Son menos propensas a la embolia, que es la formación de burbujas de aire en los vasos de conducción, en comparación con otros tipos de células del xilema. Esto contribuye a su eficiencia en el transporte de agua.
- Presencia en gimnospermas y plantas vasculares sin flor. Son típicas de las gimnospermas (como pinos y abetos) y otras plantas vasculares sin flor. En las angiospermas (plantas con flores), las traqueidas a menudo coexisten con otros tipos de células del xilema, como los elementos de vaso.
- Soporte estructural. Además de su función en la conducción de agua, también proporcionan cierto soporte estructural a la planta debido a sus paredes celulares lignificadas.
Función de transporte
La llamada “teoría de cohesión” es la explicación más aceptada para el movimiento ascendente de agua y sales en solución en el xilema. Según esta teoría, la pérdida de agua debida a la transpiración foliar produciría tensión en la columna líquida que va desde las raíces hasta las ramas, atravesando traqueidas y vasos conductores.
La pérdida de agua por transpiración tendería a reducir la presión en la parte alta de las plantas, haciendo subir por los canales del xilema el agua tomada del suelo por las raíces. De este modo, el agua transpirada sería reemplazada continuamente.
Todo ello requeriría suficiente tensión para hacer subir el agua, y que la fuerza cohesiva en la columna líquida soportase dicha tensión. Para un árbol de 100 m de altura, se requeriría un gradiente de presión de 0,2 bar/m, para una fuerza cohesiva total de 20 bar. La evidencia experimental indica que estas condiciones se cumplen en la naturaleza.
Las traqueidas tienen una relación de superficie interior a volumen mucho mayor que los elementos de los vasos conductores. Por este motivo, sirven para conservar, por adhesión, agua en la planta en contra de la gravedad, independientemente de si hay o no hay transpiración.
Función mecánica
La lignificación de las traqueidas evita su implosión debido a las presiones hidrostáticas negativas del xilema. Esta lignificación también hace que las traqueidas aporten la mayor parte del soporte estructural de la madera. Cuanto mayor es el tamaño de las plantas, mayor es la necesidad de soporte estructural. Por ello, el diámetro de las traqueidas tiende a ser mayor en las plantas grandes.
La rigidez de las traqueidas posibilitó que las plantas adquiriesen un hábito terrestre erecto. Ello llevó a la aparición de árboles y selvas.
En las plantas grandes, las traqueidas tienen una doble función. La primera es llevar agua al follaje (como en las plantas pequeñas). La segunda es reforzar estructuralmente el follaje para que resista la acción de la gravedad, incluso si el refuerzo disminuye la eficiencia hidráulica del xilema.
Los ambientes sometidos a vientos o nevadas fuertes, así como ciertas arquitecturas de las plantas, hacen que las ramas requieran mayor resistencia a la fractura. Una mayor lignificación de la madera debida a las traqueidas puede promover la longevidad de las partes leñosas de estas plantas.
Evolución de las traqueidas
El proceso evolutivo de las traqueidas, que abarca más de 400 millones de años, está bien documentado debido a que la dureza de estas células vasculares, ocasionada por la lignificación, favorece su preservación como fósil.
A medida que la flora terrestre evolucionó en el tiempo geológico, las traqueidas experimentaron dos tendencias adaptativas. En primer lugar, dieron origen a los vasos conductores para incrementar la eficiencia del transporte de agua y nutrientes. En segundo lugar, se transformaron en fibras para dar soporte estructural a plantas cada vez más grandes.
Los elementos de los vasos conductores adquieren sus perforaciones características tardíamente en el curso de la ontogenia. Durante las etapas tempranas de su desarrollo se asemejan a las traqueidas, a partir de las cuales evolucionaron.
En las gimonospermas fósiles y vivientes, y en las dicotiledoneas primitivas (Magnoliales), las traqueidas poseen fosas con bordes escalariformes. Durante la evolución hacia grupos vegetales más avanzados, las traqueidas de bordes escalariformes dieron origen a las de borde circular. A su vez, estas últimas dieron origen a fibras libriformes.
El xilema
El xilema y el floema constituyen los tejidos que conforman el sistema de tejido vascular de las plantas vasculares. Dicho sistema es bastante complejo y se encarga de la conducción de agua, minerales y alimentos.
Mientras el xilema conduce agua y minerales desde la raíz hasta el resto de la planta, el floema transporta los nutrientes elaborados durante la fotosíntesis, desde las hojas hasta el resto de la planta.
El xilema está constituido en muchos casos por dos tipos de células: las traqueidas, consideradas las más primitivas, y los elementos del vaso. Las plantas vasculares más primitivas, sin embargo, solo presentan traqueidas en el xilema.
El flujo de agua por las traqueidas
La forma en que están colocadas las traqueidas dentro de la planta es tal que sus punteaduras se encuentran perfectamente alineadas entre las traqueidas vecinas, permitiendo entre estas el flujo en cualquier dirección.
Algunas especies presentan engrosamiento de la pared celular en los bordes de las punteaduras que disminuyen el diámetro de su abertura, reforzando de esa forma la unión de las traqueidas y también disminuyendo la cantidad de agua y minerales que puede pasar a través de ellas. Este tipo de punteaduras se denomina punteaduras areoladas.
Algunas especies de angiospermas, y también las coníferas, presentan un mecanismo adicional que permite regular el flujo de agua a través de las punteaduras areoladas, como es la presencia de una estructura denominada toro.
Un toro no es más que un engrosamiento de la membrana de la punteadura a nivel de la zona central de la misma y que actúa como válvula de control de paso de agua y minerales entre las células.
Cuando el toro está en el centro de la punteadura el flujo entre traqueidas es normal, pero si la membrana se desplaza hacia alguno de sus lados, el toro bloquea la apertura de la punteadura aminorando el flujo u obstruyéndolo completamente.
Tipos de punteaduras
- Simples. No presentan engrosamientos en sus bordes.
- Areoladas. Presentan engrosamientos en los bordes de la punteadura tanto de una traqueida, como de la traqueida adyacente.
- Semiareoladas. Los bordes de la punteadura de una célula presentan engrosamiento, pero los de la adyacente no.
- Areoladas con toro. Como ya fue señalado, las coníferas y algunas angiospermas presentan un toro central en la punteadura areolada que ayuda a regular el flujo de agua y minerales.
- Ciegas. Eventualmente, la punteadura de una traqueida no coincide con la de la célula adyacente, por lo cual el flujo de agua y minerales se ve interrumpido en esta zona. En estos casos se habla de una punteadura ciega o no funcional.
Traqueidas en gimnospermas
Las gimnospermas del filo Gnetophyta se caracterizan, entre otros aspectos, por presentar un xilema constituido por traqueidas y vasos o tráqueas, pero el resto de las gimnospermas solo poseen traqueidas como elementos de conducción.
Las gimnospermas presentan la tendencia a poseer traqueidas de mayor longitud que las de las angiospermas, y además tienden a ser de tipo areoladas con toro. Más del 90% del peso y del volumen del xilema secundario de las coníferas está constituido por traqueidas.
La formación de las traqueidas en el xilema secundario de las coníferas se da a partir del cámbium vascular. Este proceso puede dividirse en cuatro fases.
- División celular. Es una división mitótica en la cual luego de la división nuclear en dos núcleos hijos, la primera estructura en formarse es la pared primaria.
- Alargamiento celular. Luego de la división celular completa, la célula comienza a crecer en longitud. Antes de que este proceso haya concluido comienza la formación de la pared secundaria, que se inicia desde el centro de la célula y se incrementa hacia el ápice.
- Deposición de la matriz de celulosa. La matriz de celulosa y hemicelulosa de la célula se deposita en distintas capas.
- Lignificación. La matriz de celulosa y hemicelulosa es impregnada con lignina y otros materiales de naturaleza similar en lo que constituye la etapa final de fase de maduración de las traqueidas.
Traqueidas en angiospermas
Las traqueidas están presentes en el xilema de todas las plantas vasculares, sin embargo, en angiospermas son menos importantes que en las gimnospermas, pues comparten funciones con otras estructuras, conocidas como elementos de los vasos o tráqueas.
Las traqueidas de angiospermas son más cortas y delgadas que las de las gimnospermas, y además nunca presentan punteaduras con toro.
Las tráqueas de angiospermas, al igual que las traqueidas, presentan punteaduras en sus paredes, mueren al llegar a la madurez y pierden su protoplasto. Estas células, sin embargo, son más cortas y hasta 10 veces más anchas que las traqueidas.
Las tráqueas pierden la mayor parte de su pared celular en sus ápices, dejando unas placas de perforación entre células adyacentes y formando de esa manera un conducto continuo.
Las tráqueas pueden transportar el agua y los minerales a una velocidad muy superior a la de las traqueidas. Sin embargo, son más susceptibles a bloquearse por burbujas de aire. También son más susceptibles a la congelación en temporadas invernales.
Referencias
- Beck, C. B. An introduction to plant structure and development – plant anatomy for the Twenty-First century. Cambridge University Press.
- Evert, R. F., Eichhorn, S. E. Biology of plants. W.H. Freeman.
- Mauseth, J. D. Botany: an introduction to plant biology. Jones & Bartlett Learning.
- Schooley, J. Introduction to botany. Delmar Publishers.
- Willis, K. J., McElwain, J. C. The evolution of plants. Oxford University Press.