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Válvula de conífera (izquierda) y de angiosperma (derecha). Foto: Springer Science y Business Media.

Un diseño eficiente de las válvulas de los conductos que portan agua en las coníferas podría dar una ventaja adaptativa a estas plantas que les permite el éxito incluso frente a plantas más modernas.
En estas fechas usamos a diversas especies de coníferas como árboles de navidad que adornamos con luces, bolas brillantes y otros objetos. Son plantas muy primitivas que han estado sobre la Tierra durante muchos millones de años y han sobrevivido a las sucesivas extinciones y al advenimiento de las plantas con flores (angiospermas) que son mucho más modernas y supuestamente más competitivas. Sin embargo, las confieras pueblan grandes extensiones de la Tierra. Los árboles más viejos, más altos o más voluminosos de la Tierra son coníferas.
¿Entonces, cuál es la razón de este éxito? Probablemente hay varias. Una de ellas puede ser la recientemente descubierta por investigadores de la Universidad de Utah. Las confieras poseen unas válvulas microscópicas en los canales que portan agua en sus tejidos que les permiten transportar este elemento con facilidad, a pesar de que los conductos son peores que en las angiospermas.
Según John Sperry, que ha publicado sus resultados en Science el 23 de diciembre, sin estas válvulas las confieras serían mucho menos comunes de lo que son hoy en día porque tendrían menos posibilidades de sobrevivir frente a las más eficientes angiospermas.
Los conductos que portan agua (traqueidos) en las coníferas poseen una longitud de sólo unos milímetros y tienen el grosor de una sola célula (de 10 a 50 micras) mientras que en la plantas con flores los conductos multicelulares (de 15 a 110 micras de diámetro) llamados vasos son 10 veces más largos (centímetros). Como consecuencia el agua debe pasar diez veces más a través de válvulas en las coníferas para la misma longitud.
Se sabía que el diseño de las válvulas era diferente para coníferas y angiospermas, pero no se sabía cómo esto afectaba a capacidad de transporte de agua. El equipo estudió 18 tipos de coníferas y 29 especies de angiospermas para averiguarlo. Entre las especies de coníferas estudiadas estaban, entre otras, el abeto subalpino, el abeto blanco, el junípero de Utah, secoya roja, ciprés calvo (podocarpos) y araucarias de Nueva Zelanda y Nueva Caledonia. Y entre las angiospermas fueron estudiadas diversas encinas, arces y sauces, además del serbal, caobo de montaña, fresno, nogal americano, morera, manzanita, y viña de vino entre otros.
Los investigadores conectaron tubos de plásticos en ambos extremos de las muestras de tejidos y forzando por gravedad a una determinada cantidad de agua a pasar a través de sus conductos naturales. Con una balanza se medía la cantidad de agua transferida y después se calculaba la resistencia de cada válvula teniendo en cuenta la longitud de los conductos.
Llegaron a la conclusión de que para conductos del mismo diámetro la resistencia al paso del agua era 1,2 veces mayor en coníferas. O lo que es lo igual, la resistencia es esencialmente la misma.
Esto es sorprendente a pesar de la escasa longitud y grosor de este tipo de conductos en las coníferas.
La razón se centraría en el diseño toroidal de las válvulas de las coníferas. Con un microscopio electrónico es posible visualizar estos elementos. En la figura (izquierda) se puede ver la válvula que permite subir agua por el árbol en una conífera y en una angiosperma (derecha) o plantas con flores. En las confieras la válvula posee una pieza central a través de la cual el agua no puede pasar y una estructura porosa que lo rodea a través de la cual el agua pasa fácilmente. En los árboles con flores la válvula sólo posee un tejido poroso que es menos eficiente que el otro. Según el estudio, sin estas válvulas a las coníferas les sería unas 38 veces más difícil tomar agua del suelo.
Las coníferas aparecieron sobre la Tierra hace 280 millones de años y heredaron sus sistemas de conducción de agua de las primeras plantas que aparecieron hace 400 millones de años. El sistema de válvulas de las coníferas apareció hace sólo 220 millones de años.
Las plantas con flores o angiospermas aparecieron hace 146 millones de años y poseen las válvulas ineficientes de los primeros helechos y cicadáceas de hace 400 millones de años, pero evolucionaron para tener conductos más gruesos y largos y así competir con las coníferas. Ambas familias evolucionaron para resolver el mismo problema pero alcanzaron distintas soluciones.