1. Absorber agua e hincharse no es lo mismo que germinar
Si ponemos una legumbre seca en agua, se hincha en una noche. Pero absorber agua no es lo mismo que germinar. La absorción comienza cuando el agua entra rápidamente debido a una "atracción" hacia el interior de la semilla seca; esto ocurre incluso en semillas muertas [1]. El agua no entra de manera uniforme por toda la superficie, sino principalmente cerca del embrión (la parte que se convertirá en brote) o por la cicatriz de la base de la semilla [1].
Entonces, ¿cuándo empieza realmente la germinación? Los estudios definen que la germinación se completa cuando la punta de la radícula (la primera raíz) atraviesa todas las capas que envuelven la semilla [2]. Para que esto ocurra, además del agua, se necesitan una temperatura adecuada y oxígeno [1]. Pero, ¿qué pasa dentro de la semilla entre que bebe agua y saca la raíz?
2. Cuando la absorción de agua parece detenerse, la cubierta de la semilla se rompe y sale la raíz
Hay un momento en que la cantidad de agua absorbida parece detenerse. Aunque desde fuera parece que nada pasa, en ese instante la cubierta de la semilla se rompe. En plantas como la Arabidopsis, que tienen una capa de alimento llamada endospermo dentro de la cubierta, el endospermo se rompe después y la radícula sale por ese hueco [3]. En plantas como los guisantes, que no tienen endospermo, la cubierta se rompe y el brote pasa directamente a la siguiente fase de crecimiento. El orden de ruptura depende del tipo de semilla [3].
Las hormonas vegetales regulan el momento. La hormona llamada ácido abscísico impide que el endospermo se debilite y se rompa. En experimentos, si se añade esta hormona desde fuera, se evita que el endospermo se rompa, pero no afecta al momento en que la cubierta se agrieta [3]. Se cree que el ácido abscísico y otras hormonas como las giberelinas regulan el momento de la germinación. La razón por la que la raíz sale primero no se explica aquí, pero una vez que la raíz aparece, comienza el viaje del brote hacia la superficie.
3. Por qué el brote curva su punta en forma de gancho en la oscuridad
Los brotes de plantas con dos hojas (cotiledones) que crecen bajo tierra oscura curvan la punta del hipocótilo unos 180 grados. Esto se llama gancho apical [4]. Se piensa que este gancho protege las hojas y el punto de crecimiento de la punta del tallo de las heridas al empujar la tierra [4]. En lugar de sacar una punta dura hacia adelante, el brote empuja la tierra con su espalda curva.
La curvatura ocurre porque las células crecen a velocidades diferentes. La gravedad ayuda a decidir la dirección. Se dice que la hormona llamada auxina actúa de manera diferente en el lado interior y exterior del tallo, haciendo que las células crezcan más rápido en un lado que en otro [5][8]. Cómo sienten exactamente la gravedad las plantas es otro tema, así que no profundizaremos aquí. Si el gancho protege, ¿por qué no quedarse siempre curvado? Si el brote sigue curvado después de salir, no podrá extender las hojas para recibir luz. ¿Cuándo se abre el gancho?
4. Cuándo debe abrirse el gancho del brote: ni demasiado pronto ni demasiado tarde
Si el gancho se abre antes de salir a la superficie, las hojas o el punto de crecimiento podrían dañarse. Si se abre demasiado tarde, existe el riesgo de que se acaben las reservas de la semilla [4]. En estudios con Arabidopsis cultivada en la oscuridad, el gancho se forma unas 26 horas después de la germinación y se abre entre 90 y 120 horas después (casi 4 a 5 días). Cuando recibe luz, comienza a abrirse en unas 6 horas [4]. Esto sugiere que recibir luz al salir de la tierra es la señal para abrir el gancho. Sin embargo, estos tiempos son específicos de la Arabidopsis y varían en otras plantas.
Antes de formar el gancho, el crecimiento del tallo está limitado. Hay una explicación que dice que si el tallo crece mucho antes de curvarse, aumenta la fricción con la tierra y le cuesta más atravesarla. Curvar, estirar y abrir tienen un orden específico para salir a la superficie. Pero, ¿cómo sabe el brote que está bajo tierra?
5. Cómo el peso de la tierra activa las hormonas del brote
Se ha reportado que la presión mecánica de la tierra cubriendo la semilla activa la vía de la hormona etileno, lo que enciende el gen HLS1 necesario para formar el gancho [5]. Otros estudios muestran que la resistencia de la tierra aumenta la producción de etileno según la cantidad de presión [6]. El etileno hace que el tallo crezca más grueso y menos largo (parte de una respuesta llamada triple respuesta). Se explica que un tallo más grueso puede empujar la tierra más fácilmente [6].
En experimentos de laboratorio con Arabidopsis, las plantas normales lograron salir si la capa de tierra tenía 3 mm de espesor (más del 70% salieron), pero solo el 30% salió si la capa era de 4 mm. En plantas modificadas donde el gen HLS1 no funciona, menos del 10% logró salir [5]. La tasa de salida baja mucho solo por aumentar la tierra de 3 a 4 mm. Pero ojo: estos 3-4 mm son medidas de laboratorio con tierra fina, no la profundidad de siembra en un campo. Para salir, no basta con crecer hacia arriba; también se necesita soporte abajo. ¿Qué pasa con la raíz?
6. Por qué la raíz debe estar bien fija para que el brote empuje la tierra
Cuando el brote empuja la tierra hacia arriba, la raíz recibe una fuerza en dirección contraria. En un experimento con brotes de rábano plantados en arena compactada, a veces la raíz no se clavaba y el brote levantaba la raíz junto con él hacia la superficie. Los brotes con 1 día de absorción de agua se levantaban, pero los brotes de 2 días, con pelos radiculares, sí se clavaban [7].
De este resultado, se piensa que los pelos radiculares podrían ayudar a fijar la raíz en el suelo [7]. Pero esto fue en condiciones experimentales de arena compactada; no ocurre necesariamente siempre en tierra normal. Beber agua, sacar la raíz para sujetarse y curvar la punta para empujar la tierra son varios pasos. Veamos si podemos observar este orden con nuestros propios ojos.
7. Cómo observar el orden de aparición de la raíz y el gancho sembrando semillas
Pon semillas de rábano o legumbres sobre papel de cocina húmedo dentro de un recipiente con tapa. No las sumerjas completamente en agua, porque también necesitan oxígeno [1]. Una vez al día, observa cómo sale la raíz primero. Luego, mira bien si la punta del brote tiene forma de gancho después de que sale la raíz. Puedes comparar uno en una caja oscura y otro cerca de una ventana para ver qué cambia con la luz.
Con esta observación no podrás comprobar el efecto del peso de la tierra; eso es información de los estudios científicos. Anota el día que salió la raíz, el día que se formó el gancho y el día que se abrió. Compara los resultados entre legumbres y rábanos. Las diferencias en el orden y la velocidad según el tipo de semilla serán tus propios datos.