Los sorprendentes trucos que utilizan los cactus para sobrevivir a los climas más duros de la Tierra

En un paisaje donde la vida parece imposible, los cactus han logrado prosperar gracias a una serie de adaptaciones que desafiaban las leyes de la naturaleza. Estas plantas, conocidas por su capacidad de almacenar agua, no solo han conquistado los desiertos más secos, sino que también esconden otros trucos evolutivos sorprendentes. Un ejemplo de ello es el saguaro (Carnegiea gigantea), que puede crecer hasta más de 18 metros de altura y retener cientos de litros de agua en su interior. Sin embargo, el verdadero secreto de su supervivencia va mucho más allá de su habilidad para almacenar agua.

Los cactus han desarrollado estrategias evolutivas únicas que les permiten sobrevivir donde otras plantas se marchitan. Una de las más fascinantes es su capacidad para migrar lentamente sus flores, una adaptación que les permite aprovechar las mejores condiciones climáticas. Al mismo tiempo, su sistema de fotosíntesis CAM, que ocurre durante la noche para minimizar la pérdida de agua, es otra clave para entender cómo estas plantas sobreviven en algunos de los ambientes más inhóspitos de la Tierra.

En el Parque Nacional Saguaro, en Arizona, un equipo de biólogos ha documentado un fenómeno fascinante: la migración floral de los cactus saguaro. Durante varias semanas, científicos como Don Swann observaron cómo las flores de esta especie no solo florecen una vez al año, sino que también se desplazan gradualmente alrededor de la planta. Utilizando un poste telescópico y un sistema de cámaras, Swann y su equipo lograron capturar imágenes en secuencia que revelaron un patrón de migración en sentido contrario a las agujas del reloj.

Este comportamiento parece ser una adaptación evolutiva que permite al saguaro aprovechar las temperaturas más suaves y el sol temprano de la primavera, al tiempo que reduce la exposición al calor extremo más adelante en la temporada. El estudio, que involucró la observación de 55 saguaros, fue el primero en confirmar con evidencia visual este fenómeno, el cual se repite anualmente.

Con más de 1.500 especies documentadas, los cactus conforman una de las familias de plantas más diversas y sorprendentes del mundo. Aunque son ampliamente conocidos por su capacidad de sobrevivir en ambientes áridos, las adaptaciones y formas que han desarrollado los hacen verdaderamente únicos. La familia Cactaceae, que surgió hace unos 35 millones de años en América, incluye especies que varían desde columnas imponentes de hasta 18 metros de altura hasta pequeños cactus del tamaño de una moneda.

Algunas especies, como los gigantes saguaro, pueden vivir más de 200 años, mientras que otras, como las pequeñas “rocas vivientes”, prosperan en suelos que matarían a cualquier otra planta. Estas adaptaciones incluyen tejidos especializados que retienen grandes cantidades de agua, espinas protectoras y estructuras que los ayudan a resistir temperaturas extremas y suelos secos.

Si bien los cactus han demostrado ser maestros de la supervivencia, siguen estando amenazados por la actividad humana y el cambio climático, lo que pone en peligro la existencia de muchas de estas especies únicas.

Uno de los avances más importantes en la evolución de los cactus es su capacidad para realizar la fotosíntesis de manera diferente a la mayoría de las plantas. En climas áridos, donde la pérdida de agua es una amenaza constante, los cactus han desarrollado el ácido de las crasuláceas (CAM, por sus siglas en inglés), un proceso que les permite minimizar la pérdida de agua durante la fotosíntesis.

En lugar de abrir sus poros durante el día, cuando el calor provocaría una rápida evaporación del agua, los cactus abren sus estomas por la noche. Así, absorben dióxido de carbono cuando las temperaturas son más bajas y lo almacenan en forma de ácido málico dentro de sus células. Durante el día siguiente, este ácido es utilizado para realizar la fotosíntesis sin necesidad de perder agua, un mecanismo vital en ambientes desérticos.

Este ingenioso proceso ha despertado el interés de científicos como John Cushman, quien sueña con transferir el rasgo CAM a otras plantas. Esto podría revolucionar la agricultura al permitir el cultivo de especies que requieran menos agua en condiciones de sequía, un desafío clave en el contexto del cambio climático.

El estudio de los cactus no solo está revelando secretos sobre su supervivencia en entornos extremos, sino que también está inspirando avances científicos que podrían tener un impacto significativo en diversas áreas, desde la agricultura hasta la ingeniería de materiales. Los investigadores están explorando cómo aplicar las adaptaciones de los cactus para mejorar cultivos y desarrollar nuevas tecnologías que ayuden a enfrentar desafíos globales.

En el campo de la agricultura, científicos como John Cushman están trabajando para incorporar el mecanismo de la fotosíntesis CAM en otras plantas. Al alterar la anatomía de las hojas para que puedan almacenar ácido málico y retener más agua, los investigadores esperan crear cultivos más resistentes a la sequía. Esto no solo reduciría la pérdida de agua en las plantas, sino que también aumentaría la eficiencia de los cultivos en climas más cálidos, algo esencial para mejorar la seguridad alimentaria en un mundo cada vez más afectado por el cambio climático.

Por otro lado, los cactus están inspirando innovaciones en biomimetismo, un campo que busca replicar las soluciones de la naturaleza para diseñar nuevos materiales. Un ejemplo es el trabajo de Tegwen Malik, investigadora en biomimetismo, quien está estudiando las espinas de los cactus para desarrollar superficies que recolecten agua de la humedad y el rocío, un avance que podría ser clave en áreas áridas con escasez de agua potable.

En el desierto de Atacama, al norte de Chile, uno de los lugares más secos del planeta, los cactus del género Copiapoa desarrollados han formado técnicas extraordinarias para sobrevivir. Este desierto, considerado el más árido no polar de la Tierra, es hogar de al menos 32 especies de Copiapoa, la mayoría de las cuales son exclusivas de esta región costera. Estas plantas, que crecen en cojines de color gris verdoso de entre 13 y 15 centímetros de diámetro, han logrado prosperar en un paisaje desolado donde la vegetación parece imposible.

El secreto de su supervivencia radica en su capacidad para “beber” la niebla salada conocida como camanchaca, que llega cada mañana desde el océano. Esta niebla, junto con el rocío que se condensa en las espinas y la piel de las plantas, se convierte en una fuente vital de agua. Carol Peña, botánica de la Universidad de Concepción, en Chile, ha documentado cómo estas plantas logran captar el agua de la niebla, un proceso clave para entender cómo perduran en un ambiente tan hostil.

Este fenómeno ha inspirado a la investigadora en biomimetismo Tegwen Malik, quien ha replicado la estructura de las espinas de los Copiapoa en materiales de acero y aluminio. Malik descubrió que las pequeñas ranuras presentes en las espinas canalizan las gotas de agua hacia la base, incluso en contra de la gravedad, lo que ha dado lugar a avances en el diseño de superficies que recolectan agua de manera eficiente. Esta tecnología podría tener aplicaciones cruciales en regiones áridas donde el acceso a agua potable es limitado.

A pesar de su asombrosa capacidad para adaptarse a entornos extremos, los cactus se enfrentan a un futuro incierto debido a los efectos del cambio climático y la actividad humana. Según un estudio coescrito por Bárbara Goettsch, copresidenta del Grupo de Especialistas en Cactus y Plantas Suculentas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), entre el 60 % y el 90 % de las especies de cactus podrían verse negativamente afectadas por estos factores en las próximas décadas.

Uno de los ejemplos más recientes del impacto del cambio climático se observó en la península de Baja California, donde marzo de 2021 fue el mes más seco en 70 años. Este evento extremo provocó que grandes áreas del cactus Stenocereus thurberi, conocido como el árbol de tubos de órgano columnar, comenzaran a mostrar signos de amarilleamiento en sus tallos. Este fenómeno, llamado por algunos investigadores como un “evento de quema de cactus”, indica que los sistemas fotosintéticos de estas plantas están colapsando debido a la falta de humedad y las temperaturas extremas.

Ben Wilder, director del grupo Next Generation Sonoran Desert Researchers, advierte que los eventos de calor extremo y sequía están afectando significativamente la población de cactus a nivel de paisaje. A medida que estos eventos se vuelven más frecuentes, la capacidad de los cactus para resistir el estrés ambiental se pone a prueba, y los científicos están comenzando a estudiar qué especies podrían sobrevivir a las futuras condiciones climáticas.

El estudio de los cactus no solo nos ayuda a entender su asombrosa capacidad para sobrevivir en climas extremos, sino que también está inspirando una nueva ola de innovaciones tecnológicas basadas en sus estructuras naturales. Este campo, conocido como biomimetismo, busca imitar las soluciones de la naturaleza para resolver problemas humanos, y los cactus están proporcionando pistas clave para desarrollar nuevos materiales y tecnologías que podrían tener un impacto global.

Uno de los ejemplos más emocionantes proviene de los estudios de Tegwen Malik, investigadora de la Universidad de Swansea en el Reino Unido, quien ha centrado su atención en las espinas del cactus Copiapoa. Malik descubrió que estas espinas, especialmente las de la especie C. cinerea var. haseltoniana, tienen una serie de ranuras que permiten canalizar las gotas de agua hacia la base de la planta, incluso en contra de la gravedad. Inspirado por esta estructura, Malik diseñó una réplica en acero y aluminio, logrando desarrollar una superficie que recolecta agua de la humedad y el rocío de manera mucho más eficiente que una superficie plana convencional.

Los experimentos de Malik culminaron en 2023, cuando publicó un estudio que demostró que su diseño inspirado en las espinas de los cactus era un 8 % más eficiente en la recolección de agua. Esta innovación abre la puerta a aplicaciones como sistemas de recolección de agua en áreas áridas, donde el acceso a agua potable es limitado. Malik incluso sugiere que esta tecnología podría aplicarse en tejados de casas en el desierto o en tiendas de campaña para ayudar a proporcionar agua en zonas con pocos recursos.

A medida que los científicos continúan desvelando los secretos de los cactus, es probable que descubramos más superpoderes biológicos que podrían aplicarse en la agricultura, la construcción y otros sectores clave. Sin embargo, estos avances tecnológicos también subrayan la necesidad de proteger estas plantas frente a las crecientes amenazas del cambio climático y la actividad humana.