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¿Cómo logran los árboles crecer por igual en todas las direcciones?

¿Cómo logran los árboles crecer por igual en todas las direcciones?


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Caminaba por un camino con estos hermosos árboles enormes cuando se me ocurrió esta pregunta.

Los árboles grandes con muchas ramas gruesas tienen que crecer por igual en todas las direcciones o se volcarían. ¿Existe algún tipo de mecanismo para asegurar este crecimiento uniforme? ¿O es solo una feliz coincidencia que surge de la disponibilidad uniforme de luz solar en todos los lados? Si una rama de un árbol se vuelve demasiado pesada debido a muchas subramas, ¿esto de alguna manera desencadena el crecimiento en el lado opuesto del árbol?

He visto que las plantas en macetas en las casas tienden a crecer hacia la luz del sol. Mi madre a menudo gira las macetas 180 grados para asegurarse de que las plantas no se doblen en ninguna dirección. Supongo que esto se debe a que la luz solar aumenta la tasa de fotosíntesis, lo que conduce a un rápido crecimiento del meristemo. Para los árboles que crecen en espacios abiertos, esto no sería un problema. Pero hay muchos árboles grandes que crecen a la sombra de los edificios sin separarse de los edificios, aunque esta es la única dirección desde la que recibirían luz solar. ¿Hay alguna explicación para esto?


El crecimiento de las plantas está estrictamente controlado por auxinas, hormonas vegetales. La propia auxina generalmente tiene un inhibitorio efecto sobre el crecimiento [EDITAR: ver comentarios y la respuesta de Richard para corrección]. Hasta donde yo sé, no hay un control activo para restaurar la simetría de la planta una vez que ha salido mal (¡pero podría estar equivocado!), Pero el efecto inhibidor de la auxina sintetizada en el meristemo y difundiéndose en todas las direcciones provoca un patrón simétrico de inhibición y activación. , formando brotes a distancias simétricas alrededor del meristemo apical del brote, esto es muy visible en la simetría del brócoli romanesco:

Además, existen varios mecanismos que involucran a la auxina y que dan forma al crecimiento general de la planta. Los más importantes son:

  • Dominancia apical lo que hace que el ápice (el tallo) de la planta crezca con más fuerza que otras partes de la planta, asegurando un centrado general del crecimiento.

  • Fototropismo hace que la planta crezca hacia la luz del sol. A diferencia de su hipótesis, esto no se debe simplemente a una mayor fotosíntesis y, por lo tanto, a un crecimiento más rápido en la parte frontal de la planta frente a la luz, sino que se controla activamente.

  • Gravitropismo es un efecto muy interesante que hace que la planta crezca generalmente hacia arriba. Es interesante porque el mecanismo en realidad usa la gravedad: la auxina sintetizada en el meristemo se difunde hacia abajo en la planta debido a la gravedad, inhibiendo el crecimiento en las regiones inferiores (pero tenga en cuenta que en el meristemo apical de la raíz el efecto se invierte de alguna manera).

  • Hidrotropismo hace que la planta crezca hacia el agua.

Todos estos efectos combinados hacen que la planta crezca de una manera generalmente hacia arriba, distribuida lateralmente.


Hay algunas otras buenas respuestas que proporcionan parte del panorama, pero creo que hay un principio organizador fundamental que se ha pasado por alto. Konrad lo ha mencionado en su respuesta.

La razón por la que los árboles, y la mayoría de las plantas, tienden a crecer por igual en todas las direcciones es que han generado de manera iterativa simetría ramificada y radial que se controla en un ciclo de retroalimentación de la hormona promotora del crecimiento auxina y transportadores de auxina sensibles a auxina. Este es un elegante algoritmo biológico que explica todo el crecimiento de ramificaciones.

Las cosas que Konrad identifica (fototropismo, gravitropismo, etc.) sirven como señales de orientación que ayudan a la planta a determinar en qué ejes crecer, pero fundamentalmente el proceso se trata de gradientes de auxina. Hay excepciones, como otros han señalado en sus respuestas, y generalmente son el resultado de graves desequilibrios en las señales de orientación.

Intentaré explicar el proceso de crecimiento con claridad (y me da la oportunidad de intentar hacer diagramas de nuevo ^ _ ^)…


La auxina es una hormona vegetal (en realidad, una clase de hormonas, pero sobre todo cuando la gente dice auxina, se refiere al ácido indol-3-acético) que promueve el alargamiento y la división celular. El principio básico que permite que la auxina actúe de la manera organizativa que lo hace es que la auxina se produce dentro de las células, y las proteínas que exportan auxina de una célula se desarrollan en el lado de la célula que tiene la concentración más alta de auxina (ver figura a continuación).

¡Entonces la auxina se transporta por el gradiente de concentración de auxina! Por lo tanto, si de alguna manera se desarrolla un área de alta concentración de auxinas, se transporta más auxina hacia esa área. Un área de alta concentración de auxinas en relación con el tejido circundante se denomina máximo de auxina (plural 'maxima').

Durante la mayor parte de la vida de la planta, la auxina se produce casi por igual en la mayoría de las células. Sin embargo, en las primeras etapas del desarrollo del embrión, se produce preferentemente a lo largo del eje embrionario (ver figura a continuación, parte 1). Eso crea un meristemo - un grupo de células donde tiene lugar la división celular - en el máximo de auxina en cada extremo del embrión. Dado que este meristema en particular se encuentra en la cúspide de la planta, se llama meristemo apical, y suele ser el más fuerte de la planta.

Entonces, al tener un meristemo en cada extremo, el embrión se alarga ya que la división celular solo tiene lugar en esos puntos. Esto lleva a parte 2 de la imagen de arriba, donde los dos meristemos se separan tanto que el gradiente de auxina es tan débil que ya no tiene su efecto organizador (área en el cuadrado rojo). Cuando eso sucede, la auxina producida en las células de esa zona se concentra de forma caótica durante un breve período de tiempo hasta que se crea otro centro de transporte. Esto sucede, como sucedió con el primero, cuando una determinada zona del tejido tiene una concentración ligeramente superior de auxina, por lo que la auxina del tejido circundante se transporta hacia ella. Esto lleva a parte 3 de la figura, en la que se crean dos nuevos meristemas en los lados de la planta (llamados meristemos laterales).

Los meristemos laterales son el lugar donde se forman las ramas de las plantas. Si luego imagina que este proceso continúa repitiéndose una y otra vez, verá que las ramas, a medida que se alargan, desarrollarán meristemas en las puntas y a lo largo de los lados. El tallo principal también continuará alargándose y desarrollará tallos más laterales. La raíz comenzará a ramificarse, y esas ramas se ramificarán, etc. Si puede comprender cómo funciona este elegante sistema, comprenderá cómo crecen las plantas y por qué crecen en unidades repetidas en lugar de en un plan corporal como los animales.

También explica por qué, si corta la punta de un tallo, promueve la ramificación. Al eliminar el meristemo apical, se elimina el gradiente de auxina y se habilita la creación de múltiples meristemas más pequeños, cada uno de los cuales se convierte en ramas.

Hasta ahora he explicado la ramificación regular, pero el mismo sistema provoca la simetría radial que hace que los árboles (normalmente) crezcan en todas las direcciones por igual ...

Imagínese tomando una sección transversal a través de un vástago y mirando hacia abajo hasta el final (como se muestra crudamente arriba). Así como los gradientes de auxina actúan para coordinar el crecimiento a lo largo de la planta, también lo coordinan radialmente, ya que los máximos tenderán a espaciarse lo más lejos posible unos de otros. Eso lleva a que las ramas crezcan en todas las direcciones por igual (en promedio).

Agradezco los comentarios sobre esta respuesta, ya que creo que es tan importante para comprender el crecimiento de las plantas que me gustaría perfeccionar mi respuesta para que sea lo mejor posible.


No siempre. Por ejemplo, este manzano crece justo afuera de mi ventana:

Hasta ahora, aún no se ha caído. La razón por la que crece de esa manera es porque toda la luz proviene del lado derecho de la imagen: el árbol se inclina aproximadamente hacia el sureste, mientras que el edificio está al suroeste y proyecta una sombra en el centro del patio durante gran parte del tiempo. día. Además, a la izquierda puede ver las ramas de otros árboles más altos que bloquean prácticamente todos los tragaluces dispersos desde esa dirección.


Como se muestra en la respuesta de @IlmariKaronen, ese no es siempre el caso. la mayoría de los árboles que crecen junto a los lados sombreados de los edificios tienden a inclinarse hacia afuera del edificio. Algunos árboles pueden soportar más sombra que otros, y estos enviarán ramas a la sombra de los edificios. Nunca crecen tan densos o robustos a la sombra. La razón por la que las plantas crecen hacia la luz es el fototropismo. Cuando la luz golpea el tallo de la planta, las auxinas que determinan la longitud del tallo se destruyen, disminuyendo la cantidad de crecimiento en ese lado del tallo. Cuando esto sucede, los tallos se doblan hacia la fuente de luz debido al desequilibrio de auxinas en el tallo. La razón por la que el lado sombreado es más débil es que todos los árboles dependen de la fotosíntesis para su energía. Por supuesto, el lado sin luz solar directa no realizará tanta fotosíntesis y, por lo tanto, tiene mucha menos energía para crecer. Además, muchos árboles grandes están desequilibrados, a veces todo el peso de un lado. Las raíces los sostienen.