Un nuevo tipo de madera descubierto en tulipanes demuestra que no sabemos todo sobre la anatomía de las plantas

Un nuevo estudio revela que dos especies de árboles, el tulipán americano (Liriodendron tulipífera) y el árbol de tulipán chino (Liriodendron chino) cultivan un tipo de madera nunca descrita que no es ni dura ni blanda.

Países como China y Vietnam han estado ejecutando programas de plantación de tulipanes centrados en utilizar su excepcional capacidad de almacenamiento de carbono. Sin embargo, lo que hizo que los tulipanes fueran tan buenos para capturar carbono ha sido un secreto hasta ahora. Los resultados del estudio sugieren que la respuesta a esta pregunta está en la estructura microscópica (ultraestructura) de su madera.

Para llegar a este hallazgo, los autores del estudio examinaron la ultraestructura de la madera de 33 especies de árboles utilizando un microscopio electrónico de barrido criogénico (cryoSEM).

«Hemos analizado algunos de los árboles más emblemáticos del mundo, como la secuoya gigante, el pino Wollemi, etc. Este puede ser el mayor estudio jamás realizado, utilizando un microscopio crioelectrónico, de plantas de madera», Raymond Whitman, uno de dijo uno de los autores del estudio e investigador en fisiología vegetal de la Universidad de Stanford.

La singular pared celular de la madera del tulipero

Los árboles suelen tener madera dura (como eucalipto, roble, abedul, fresno y otros árboles en flor) o madera blanda (que se encuentra en las coníferas y los pinos). La madera está formada por paredes celulares secundarias, una capa gruesa que se encuentra entre la pared celular primaria (que forma la corteza, las hojas y los tejidos en crecimiento) y la membrana celular.

La pared celular secundaria (SCW) es rica en celulosa, hemicelulosa y lignina, compuestos orgánicos que proporcionan integridad estructural y resistencia a la madera.

«Las paredes celulares secundarias son también el mayor depósito de carbono de la biosfera, lo que hace que sea aún más importante comprender su diversidad para impulsar nuestros programas de captura de carbono y ayudar a mitigar el cambio climático», afirmó Jan Łyczakowski, autor del estudio e investigador de Plants. Departamento de Biotecnología de la Universidad Jagellónica.

La densidad y durabilidad del SCW depende de la estructura y disposición de las macrofibrillas, que son fibras de tamaño nano o micro (según el árbol) hechas de celulosa organizadas en capas para formar el hilo de la célula.

El análisis crioSEM muestra que el diámetro medio de las microfibras de los árboles de madera dura es de 27,9 nanómetros. Normalmente es de alrededor de 16,6 nm en árboles de madera blanda. Sin embargo, para L. tulipífera y L. chino, el diámetro de la macrofibrilla emerge como 22,4 nm y este diámetro intermedio es constante en toda la pared celular secundaria.

«Evaluar si esta característica se limita a los elementos traqueales conductores de agua o si otros tipos de células que contienen SCW también tienen diferentes tamaños de microfibra en liriodendro, decidimos investigar el diámetro de la macrofibrilla en las células de la fibra. Nuestros resultados indican que el tamaño intermedio de macrofibrillas observado en Liriodendron se retiene en las fibrillas”, señalan los autores del estudio.

Las ventajas de las macrofibrillas de tamaño mediano.

El estudio sugiere que los cambios en las propiedades de la pared celular secundaria son sensibles al diámetro de las macrofibrillas. Por ejemplo, es posible que el tamaño intermedio de las macrofibrillas de los tulipanes americanos y chinos sea una adaptación para almacenar más carbono.

Además, los liriodendros se originaron en una época en la que el CO atmosférico₂ sufrió una drástica reducción, pasando de 1.000 partes por millón a 500 ppm. Este cambio puede haber obligado a los árboles a desarrollar macrofibras intermedias para mejorar el secuestro de carbono.

«Los liriodendros divergieron de los árboles de magnolia hace unos 30 a 50 millones de años, lo que coincidió con una rápida disminución del CO2 atmosférico. Su estructura de macrofibrillas agrandada puede ser una adaptación para ayudarlos a capturar y almacenar más fácilmente mayores cantidades de carbono cuando se reducía la disponibilidad de carbono atmosférico. Esto puede ayudar a explicar por qué los tulipanes son tan eficaces para almacenar carbono”, señala Łyczakowski.

Estos hallazgos sugieren que, al igual que China y Vietnam, otros países como Estados Unidos (hogar del tulipán americano) también podrían considerar plantaciones de tulipanes para mejorar el secuestro de carbono.

Sin embargo, antes de seguir este camino, es importante saber que el presente estudio presenta una hipótesis. Se necesitan más investigaciones para confirmar la conexión entre el tamaño intermedio de las macrofibrillas y el almacenamiento de carbono

«Para evaluar más a fondo esta hipótesis, será importante ampliar el análisis estructural de las macrofibrillas más allá de la selección de organismos presentados en este trabajo, que representa sólo una pequeña proporción del diverso reino vegetal», señalan los autores del estudio.

El estudio se publica en la revista. Nuevo fitólogo.