Los helechos son plantas vasculares frondosas que, si bien tienen un sistema vascular que permite el flujo de agua y nutrientes como las coníferas y las plantas con flores, su ciclo de vida es muy diferente del de otras plantas. Las coníferas y las plantas con flores evolucionaron y logran sobrevivir en condiciones secas y hostiles, pero los helechos necesitan agua para su reproducción sexual.

Anatomía básica de los helechos

Para comprender la reproducción de los helechos es importante identificar sus partes. Las frondas son las «ramas» frondosas, que consisten en foliolos llamados pinnas. En la parte inferior de algunas pinnas se pueden observar protuberancias de diferente color que contienen esporas. No todas las frondas y pinnas tienen esporas; las que sí las tienen se llaman frondas fértiles.

Las esporas son estructuras diminutas que contienen el material genético necesario para que un nuevo helecho se desarrolle. Pueden ser de color verde, amarillo, negro, marrón, naranja o rojo. Las esporas están contenidas en estructuras llamadas esporangios, que a veces se agrupan para formar un sorus. En algunos helechos los esporangios están protegidos por una membrana llamada indusia, mientras que en otros los esporangios están expuestos al aire.

Alternancia de generaciones

El ciclo de vida de los helechos requiere de dos generaciones para completarse. A esto se le llama alternancia de generaciones.

Una generación es diploide, lo que significa que lleva dos conjuntos idénticos de cromosomas en cada célula o la carga genética completa (como una célula humana). Los helechos frondosos con esporas son parte de la generación diploide, llamada esporofito.

Las esporas de un helecho no se convierten en esporofitos frondosos; no son como las semillas de las plantas con flores. En cambio, producen una generación haploide. En una planta haploide cada célula contiene un conjunto de cromosomas o la mitad de la carga genética (como un espermatozoide o un óvulo humano). Esta generación de los helechos se asemeja a una pequeña plántula en forma de corazón. Se llama prótalo o gametofito.

El ciclo de vida de los helechos

Comenzando con el helecho como lo reconocemos (el esporofito), su ciclo de vida sigue los siguientes pasos:

1. El esporofito diploide produce esporas haploides por meiosis, el mismo proceso que produce huevos y esperma en animales y plantas con flores.
2. Cada espora se convierte en un prótalo fotosintético (gametofito), generado por mitosis. Dado que la mitosis mantiene el número de cromosomas, cada célula del prótalo es haploide. Esta plántula es mucho más pequeña que el helecho esporofito.
3. Cada prótalo produce gametos a por mitosis. La meiosis no es necesaria porque las células ya son haploides. A menudo un prótalo produce espermatozoides y óvulos en la misma plántula. Mientras que el esporofito consistía en frondas y rizomas, el gametofito tiene folíolos y rizoides. Dentro del gametofito el esperma se produce en una estructura llamada anteridio. El huevo se produce dentro de una estructura similar llamada archegonium.
4. Cuando hay agua los espermatozoides utilizan sus flagelos para desplazarse hacia un óvulo y fertilizarlo.
5. El óvulo fertilizado permanece adherido al prótalo. El óvulo es un cigoto diploide formado por la combinación de ADN del óvulo y el esperma. El cigoto crece por mitosis en el esporofito diploide, completando así el ciclo de vida.

Antes de que los científicos entendieran las estructuras y los procesos genéticos, la reproducción de los helechos era desconcertante. Parecía como si los helechos adultos surgieran de las esporas. En cierto sentido esto es cierto, pero las pequeñas plántulas que emergen de las esporas son genéticamente diferentes a los helechos adultos.

Hay que tener en cuenta que el esperma y el óvulo pueden producirse en el mismo gametofito, por lo que un helecho puede fertilizarse internamente. Las ventajas de la fertilización interna son que se desperdician menos esporas, no se requieren portadores de gametos externos y los organismos adaptados a su entorno pueden mantener sus características. La ventaja de la fertilización cruzada es que se pueden introducir nuevos rasgos en la especie.

Otras formas que utilizan los helechos para reproducirse

El ciclo de vida de los helechos se refiere a la reproducción sexual. Sin embargo los helechos también se pueden reproducir en forma asexual. Veamos cómo son estos procesos.

• En la apogamia un esporofito se convierte en un gametofito sin que ocurra la fertilización. Los helechos utilizan este método de reproducción cuando las condiciones ambientales son demasiado secas para permitir la fertilización.
• Los helechos pueden producir nuevos helechos en las prolíficas puntas de las frondas. A medida que el nuevo helecho crece, su peso hace que la fronda caiga hacia el suelo. Una vez que el nuevo helecho arraiga, puede sobrevivir separado de la planta madre. El nuevo helecho es genéticamente idéntico a su padre. Los helechos usan éste método como forma de reproducción rápida.
• Los rizomas (estructuras fibrosas que se asemejan a las raíces) pueden extenderse a través del suelo, y pueden brotar de ellos nuevos helechos. Los helechos que crecen a partir de rizomas también son idénticos genéticamente a sus padres. Este es otro método que permite una reproducción rápida.

La reproducción de los helechos: resumen

• Los helechos utilizan métodos de reproducción sexual y asexual.
• En la reproducción sexual una espora haploide se convierte en un gametofito haploide. Si hay suficiente humedad el gametofito se fertiliza y se convierte en un esporofito diploide. El esporofito produce esporas, completando así el ciclo de vida.
• Los métodos asexuales de reproducción incluyen la apogamia, la reproducción en las puntas de las frondas prolíficas y el brote de nuevos helechos en los rizomas que se extienden en el suelo.

Referencia

• STRASBURGER, Tratado de Botánica (35 edición), Sitte et al. Editorial Omega.