Zea mays (Maíz): Cultivo, Distribución y Perfil Botánico Completo

El Zea mays ocupa un lugar singular entre las plantas cultivadas, porque ninguna otra gramínea fue remodelada tan a fondo por la selección humana hasta el punto de perder la capacidad de reproducirse por sí sola. Se trata de una herbácea anual de gran porte, monoica, perteneciente a la familia Poaceae y originaria de Mesoamérica, cuya mazorca envuelta en brácteas depende por completo de que alguien la desgrane y la siembre para que la especie siga existiendo.

La familia Poaceae reúne unos 780 géneros y más de once mil especies, entre ellas el arroz, la caña de azúcar y el trigo. Dentro de esa enorme diversidad, el maíz se distingue por una arquitectura reproductiva sin paralelo: las flores masculinas ocupan el ápice del tallo, agrupadas en una panoja abierta que los agricultores llaman penacho, mientras que las femeninas se concentran en mazorcas laterales protegidas por capas de chala. Los estigmas largos y sedosos que asoman por la punta de la mazorca completan un conjunto de caracteres que vuelve inmediata la identificación, incluso para quien nunca abrió una clave botánica.

El perfil que sigue trata de la planta en sí. Reúne la posición taxonómica confirmada en las bases internacionales, la morfología que la separa de gramíneas parecidas, el comportamiento fenológico en el campo, la composición química descrita en la literatura y la larga historia de domesticación que convirtió a un pasto mexicano de mazorcas diminutas en el cultivo agrícola de mayor volumen del planeta.

Taxonomía

El nombre aceptado es Zea mays L., publicado por Carl von Linné en Species Plantarum (volumen 2, página 971), en 1753. La consulta al International Plant Names Index confirma el binomio, la autoría y la referencia de publicación original, y Plants of the World Online mantiene el mismo nombre como aceptado, sin ninguna propuesta de recombinación en curso. La clasificación jerárquica completa se resume a continuación.

• Reino: Plantae
• División: Magnoliophyta (angiospermas)
• Clase: Liliopsida (monocotiledóneas)
• Orden: Poales
• Familia: Poaceae Barnhart
• Subfamilia: Panicoideae
• Tribu: Andropogoneae
• Género: Zea L., 1753
• Especie: Zea mays L., 1753

Sinónimos Aceptados

La sinonimia de la especie es corta, algo esperable en una planta descrita temprano y reconocida siempre bajo el mismo nombre. Plants of the World Online registra cinco sinónimos homotípicos y heterotípicos.

• Mays americana Baumg.
• Mays zea Gaertn.
• Mayzea cerealis Raf.
• Thalysia mays (L.) Kuntze
• Zea segetalis Salisb.

Subespecies Aceptadas

Actualmente se reconocen tres subespecies, y solo una de ellas corresponde al maíz de labranza. Las otras dos son teocintles, gramíneas silvestres mexicanas de espiguillas endurecidas que durante mucho tiempo se trataron como plantas de otro género.

• Zea mays subsp. huehuetenangensis (Iltis & Doebley) Doebley, del noroeste de Guatemala
• Zea mays subsp. mays, el maíz cultivado
• Zea mays subsp. parviglumis Iltis & Doebley, del valle del río Balsas, en México

Conviene dejar constancia de una divergencia activa de circunscripción: el teocintle del altiplano central mexicano aparece en buena parte de la literatura agronómica como Zea mays subsp. mexicana, pero Plants of the World Online lo eleva a especie propia, Zea mexicana (Schrad.) Kuntze. Quien consulte fuentes de distintas épocas se topará con las dos grafías, y ninguna está equivocada dentro del sistema que la adopta.

Etimología

El nombre genérico Zea viene del griego zeiá, término que designaba un cereal cultivado en la Antigüedad mediterránea, probablemente una especie de trigo vestido. Linné reaprovechó la palabra para la planta americana, gesto habitual en la botánica del siglo XVIII, que recurría al vocabulario clásico para bautizar especies que los autores griegos jamás habían visto. El epíteto mays tiene un origen del todo distinto: deriva de mahiz, nombre que los pueblos taínos del Caribe daban a la planta, transmitido al castellano como maíz y de ahí a las demás lenguas europeas.

Grupos Endospérmicos

Dentro de la subespecie cultivada, la variación del endospermo sostiene una nomenclatura hortícola paralela a la taxonomía formal. Los grupos son categorías prácticas, no táxones aceptados, y siguen en uso corriente en el mejoramiento y en el comercio de semillas.

• Ceroso: almidón compuesto casi solo por amilopectina, base de almidones industriales
• Dentado: depresión característica en el ápice del grano, dominante en la producción comercial
• Dulce: mutaciones que frenan la conversión de azúcar en almidón, consumido aún verde
• Duro: endospermo vítreo y resistente, predominante en Argentina y Brasil
• Harinoso: endospermo blando y farináceo, tradicional en las variedades andinas
• Reventador: grano pequeño y vítreo, con humedad interna que provoca la expansión por el calor
• Tunicado: cada grano envuelto por glumas propias, forma primitiva sin cultivo comercial

Descripción Morfológica

El maíz es una herbácea anual erecta que alcanza de 1,5 a 4 metros de altura, con variedades tropicales de ciclo largo que superan los 5 metros. El porte robusto se apoya en un tallo cilíndrico y macizo, relleno de parénquima medular, lo que contradice la imagen corriente de tallo hueco asociada a las gramíneas en general. La planta es monoica y presenta flores unisexuales separadas en inflorescencias distintas, condición que la distingue de la mayoría absoluta de los pastos.

Hojas

Las hojas son alternas y dísticas, es decir, dispuestas en dos planos opuestos a lo largo del tallo, lo que da a la planta joven una silueta achatada vista desde arriba. Cada hoja mide de 50 a 120 centímetros de largo por 5 a 12 centímetros de ancho, con lámina lanceolada, ápice largamente afilado y margen entero a ligeramente ondulado. La nervadura es paralelinervia, con un nervio central blanquecino y prominente que sirve de carácter de campo. La vaina envuelve el tallo por completo, con márgenes superpuestos, y la lígula es membranácea y corta, de 2 a 5 milímetros. Una planta adulta lleva de 12 a 22 hojas, número que varía según el cultivar y la duración del ciclo.

Flores

La separación espacial de los sexos es el rasgo más llamativo de la especie. El penacho es una panoja terminal con 10 a 25 ramas laterales, formada por espiguillas que llevan dos flores estaminadas con tres anteras cada una, y una sola planta llega a liberar decenas de millones de granos de polen a lo largo del período de antesis. La mazorca, por su parte, es una inflorescencia axilar insertada en el tercio medio del tallo, envuelta en brácteas foliáceas y portadora de entre 200 y 1.000 flores pistiladas organizadas en hileras invariablemente pares, por lo general de 8 a 24. Los estigmas forman los filamentos de 10 a 30 centímetros conocidos popularmente como barbas de maíz, y cada uno de ellos pertenece a una flor individual, de modo que la falla en la captura de polen por un solo filamento se traduce en un grano que no llega a formarse.

Frutos y Semillas

El fruto es una cariopse, tipo característico de las Poaceae en que el pericarpio se fusiona con la cubierta de la semilla y el conjunto se comporta como una unidad indehiscente. Los granos miden de 5 a 15 milímetros y se disponen en hileras pares sobre el raquis, el eje central leñoso que sostiene la mazorca y que en México recibe el nombre de olote. La coloración recorre una amplitud notable, del blanco y el amarillo al anaranjado, rojo, morado, azul y casi negro, según la pigmentación del pericarpio y de la capa de aleurona. El peso de mil granos suele quedar entre 250 y 400 gramos en los tipos dentado y duro, y una mazorca comercial media entrega de 400 a 600 granos.

Raíz y Tallo

El sistema radicular es fasciculado y se organiza en tres conjuntos funcionales sucesivos. Las raíces seminales son las primeras, de origen embrionario, y sostienen a la plántula hasta alrededor del sexto estadio foliar, cuando pierden importancia. Las raíces nodales brotan de los nudos subterráneos a partir del tercer estadio foliar, se extienden lateralmente hasta 1 metro y descienden cerca de 1,5 metros, y responden por casi la totalidad del sistema adulto. Por último, las raíces adventicias de sostén, llamadas zancos, emergen de los nudos inferiores expuestos y anclan la planta en el suelo, función nada trivial en un vegetal que debe mantener varios metros de biomasa en pie bajo viento y lluvia. El tallo presenta nudos bien marcados y entrenudos que se alargan de forma desigual, más cortos en la base y progresivamente mayores hacia el penacho.

Distribución y Hábitat

El origen de la especie se circunscribe a la cuenca del río Balsas, en el actual estado mexicano de Guerrero, región de clima estacionalmente seco donde el teocintle ancestral aún se presenta en poblaciones naturales. La subespecie cultivada, en cambio, no tiene área nativa en el sentido usual del término, porque es un cultígeno: existe únicamente donde fue plantada. Desde Mesoamérica la planta se extendió por todo el continente americano antes de la llegada de los europeos y después de 1493 alcanzó Europa, África y Asia en pocas décadas.

Hoy el maíz se cultiva desde el nivel del mar hasta unos 3.800 metros de altitud en los Andes, con variedades adaptadas a cada franja. La especie exige sol pleno, responde bien a temperaturas de entre 25 y 30 grados Celsius durante el crecimiento vegetativo y necesita al menos 10 grados en el suelo para germinar. No tolera heladas en ningún estadio del ciclo. Los suelos preferidos son profundos, fértiles y bien drenados, con buena retención de agua y pH entre 5,5 y 7,0, y su demanda de nitrógeno figura entre las más altas de todos los cultivos anuales. La precipitación necesaria a lo largo del ciclo, que dura de 90 a 150 días, ronda los 500 a 800 milímetros, concentrada sobre todo en el período crítico que va de dos semanas antes a dos semanas después de la floración.

Hay un punto que suele pasar inadvertido en las descripciones de distribución: el maíz prácticamente no se naturaliza. Aparecen plantas voluntarias en bordes de cultivo y en terrenos baldíos, pero las poblaciones no se sostienen por generaciones, porque la mazorca cerrada en chala impide que los granos se suelten y se dispersen. Donde hay maíz fuera del cultivo casi siempre hay un campo sembrado cerca, y la presencia es transitoria.

Cultivo

La propagación es exclusivamente por semilla, sin ninguna vía vegetativa de uso práctico. La siembra se hace a 3 a 5 centímetros de profundidad, con densidades que van de 55 mil a 80 mil plantas por hectárea en la producción de grano y de 60 mil a 70 mil en la destinada a ensilaje, y el espaciamiento entre hileras suele quedar entre 0,45 y 0,90 metro. La germinación tarda de 5 a 10 días en suelo a 25 grados Celsius.

El cultivo es exigente en nutrientes de una manera casi agresiva. El nitrógeno es el factor más determinante y las recomendaciones de campo varían de 150 a 250 kilos por hectárea, repartidos entre la fertilización de siembra y dos coberturas, una entre el cuarto y el sexto estadio foliar y otra entre el octavo y el décimo. El fósforo y el potasio completan el programa en cantidades bastante menores. En regiones con déficit hídrico el riego se vuelve indispensable, y en el Brasil Central el pivote central es el sistema dominante. La rotación con soja estructuró todo el calendario agrícola del Cerrado, donde el maíz de segunda cosecha ocupa el área apenas se levanta la leguminosa.

Entre las plagas, el gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) es el de mayor peso económico en las Américas, y ataca el cogollo y después la mazorca. La chicharrita del maíz (Dalbulus maidis) ganó protagonismo reciente en Brasil por transmitir los molicutes causantes de los achaparramientos, y el gusano de la mazorca (Helicoverpa zea) daña los granos de la punta. Entre las enfermedades fúngicas destacan la mancha gris de la hoja (Cercospora zeae-maydis), la roya polisora (Puccinia polysora) y el tizón foliar (Exserohilum turcicum), todas foliares y todas capaces de comprometer el llenado de grano cuando avanzan antes de la maduración.

La cosecha de grano ocurre cuando la humedad baja a la franja de 18 a 23 por ciento, momento que coincide con la formación de la capa negra en la base del grano, señal visible de que la maduración fisiológica se completó y de que la planta cerró la translocación de fotoasimilados hacia la semilla.

Fenología

La floración ocurre entre 50 y 100 días después de la siembra, con variación amplia según el ciclo del cultivar y la acumulación térmica de la región. La especie presenta protandria pronunciada, esto es, el penacho libera polen antes de que los estigmas de la misma planta estén receptivos, y ese desfase de algunos días empuja al sistema reproductivo hacia la fecundación cruzada. La polinización es anemófila y el polen, aunque abundante, es pesado y viaja distancias cortas, lo que convierte a cada sembradío en una población reproductiva razonablemente cerrada.

Tras la fecundación, el llenado de grano consume de 45 a 65 días y pasa por los estadios sucesivos de grano lechoso, pastoso y harinoso hasta la maduración fisiológica. La dispersión natural, en cambio, sencillamente no existe. La chala que protege la mazorca de pájaros e insectos también aprisiona los granos en el raquis, y sin intervención humana la mazorca entera se pudre en el lugar donde cayó. Esa dependencia recíproca entre planta y agricultor es el desenlace de milenios de selección y el rasgo biológico más radical de la especie.

Especies Relacionadas y Confusiones

El género Zea alberga, además del maíz, un conjunto de gramíneas silvestres mesoamericanas conocidas colectivamente como teocintles. Los principales son Zea diploperennis Iltis, Doebley & R.Guzmán, teocintle perenne diploide de Jalisco descrito apenas en 1979, Zea luxurians (Durieu & Asch.) R.M.Bird, anual de Guatemala y Honduras, Zea nicaraguensis Iltis & B.F.Benz, restringido a la llanura costera nicaragüense y tolerante a la inundación, y Zea perennis (Hitchc.) Reeves & Mangelsd., teocintle perenne tetraploide también de Jalisco. Todos se distinguen del maíz con facilidad por la inflorescencia femenina, que en los teocintles es una espiga frágil de pocas espiguillas endurecidas, sin chala envolvente y sin raquis carnoso.

En el campo, la confusión real ocurre en la fase juvenil, cuando el maíz todavía no formó penacho ni mazorca y otras gramíneas de gran porte se le parecen. Tres casos merecen atención.

• Caña de azúcar (Saccharum officinarum): perenne, con tallos rellenos de tejido rico en sacarosa, hojas más estrechas y sin el nervio central blanco y ancho del maíz. Nunca produce mazorca lateral.
• Sorgo (Sorghum bicolor): porte parecido, pero termina en panoja terminal compacta y no en penacho abierto, no forma mazorca axilar y suele exhibir una capa cerosa blanquecina sobre hojas y tallo.
• Sorgo de Alepo (Sorghum halepense): perenne rizomatoso de hojas semejantes a las del maíz joven. Las hojas y los rebrotes de esta especie contienen glucósidos cianogénicos, y su ingestión por bovinos y equinos, sobre todo en el rebrote tras sequía o helada, provoca intoxicación cianhídrica. La distinción segura se hace por los rizomas gruesos, ausentes en el maíz.

El carácter diagnóstico absoluto sigue siendo la combinación de penacho masculino terminal con mazorca femenina axilar dotada de estigmas largos. Ninguna otra gramínea reúne ambas estructuras.

Fitoquímica de Zea mays

La composición varía bastante según el órgano analizado. El grano maduro está dominado por el almidón, que responde por el 60 a 72 por ciento del peso seco y se reparte entre amilosa y amilopectina en proporción aproximada de uno a tres en los tipos convencionales, relación que se desplaza casi por completo hacia la amilopectina en el maíz ceroso. La fracción proteica queda entre el 6 y el 12 por ciento y tiene en la zeína la proteína de reserva predominante, notoriamente pobre en los aminoácidos lisina y triptófano. El aceite, concentrado en el germen, representa del 3 al 5 por ciento y es rico en ácido linoleico.

Los pigmentos acompañan la coloración del grano. Carotenoides como la luteína y la zeaxantina se acumulan en el endospermo de los maíces amarillos y anaranjados, mientras que antocianinas del tipo cianidina-3-glucósido y pelargonidina se depositan en el pericarpio y la aleurona de las variedades moradas, rojas y azules. En las paredes celulares del pericarpio, el ácido ferúlico aparece ligado a las arabinoxilanas en concentración elevada para un cereal.

Los estigmas acumulan un perfil distinto, con flavonoides como la apigenina, la luteolina y la maisina, además de mucílagos polisacáridos, potasio en concentración alta, saponinas en tenor bajo y taninos en la franja del 1 al 3 por ciento del material seco. Las plántulas, por su parte, sintetizan benzoxazinoides, entre ellos el DIMBOA, compuestos asociados en la literatura de ecología química a la defensa de la planta contra insectos herbívoros y cuya concentración cae a medida que el tejido envejece.

Dos hechos de composición tienen consecuencia práctica directa y merecen registro explícito. El primero es que la niacina del grano se presenta mayoritariamente en forma ligada, la niacitina, que la cocción en agua no libera. El segundo es que los granos almacenados con humedad elevada o en condiciones de ventilación deficiente son colonizados por hongos de los géneros Aspergillus y Fusarium, que producen micotoxinas como aflatoxinas y fumonisinas. Esas toxinas resisten al calor del procesamiento común y la contaminación no se percibe por el sabor ni por el olor, razón por la cual el control de humedad en el almacenamiento es materia de legislación sanitaria en prácticamente todos los países productores.

Historia y Etnobotánica

Las evidencias más antiguas de maíz domesticado provienen de sitios arqueológicos del valle del río Balsas y fueron datadas en unos 8.700 años antes del presente, a partir de granos de almidón y fitolitos recuperados en instrumentos de molienda. El ancestro silvestre es el teocintle Zea mays subsp. parviglumis, una planta cuyas espigas llevan de cinco a doce granos revestidos por glumas duras. La distancia morfológica entre ese pasto y la mazorca moderna es enorme, pero los trabajos de genética de poblaciones mostraron que la transformación involucró mutaciones en un puñado pequeño de genes reguladores, con destaque para el teosinte branched1, que suprimió la ramificación lateral y concentró la energía de la planta en pocas mazorcas grandes, y el teosinte glume architecture1, que redujo la gluma endurecida y dejó el grano expuesto.

Entre los pueblos mesoamericanos, el maíz no era solamente alimento. El Popol Vuh, libro sagrado de los mayas quiché registrado en el siglo XVI, narra que la humanidad definitiva fue modelada a partir de la masa de maíz, después de que fracasaran los intentos anteriores con barro y madera, y las representaciones de la deidad del maíz aparecen en la iconografía maya clásica a lo largo de siglos. Los aztecas organizaban calendario ritual y ciclo agrícola en torno de la misma planta.

Desde el punto de vista técnico, la contribución mesoamericana más consecuente fue la nixtamalización, proceso en que los granos se cocían y se dejaban en remojo en solución alcalina obtenida de la cal o de las cenizas de fogón antes de la molienda. El tratamiento alcalino soltaba el pericarpio, alteraba la textura de la masa y liberaba la niacina hasta entonces indisponible. Los pueblos que adoptaron la técnica sostuvieron dietas centradas en el maíz durante milenios sin que se registraran entre ellos las epidemias que alcanzarían a Europa siglos después.

Esa historia tuvo un contrapunto sombrío en Europa. El maíz llegó al continente tras el viaje de Colón, en 1493, y se difundió con rapidez por el Mediterráneo, África y Asia en los siglos XVI y XVII, pero el procesamiento alcalino no viajó junto con la semilla. Poblaciones del norte de Italia, del sur de Francia, de los Balcanes y más tarde del sur de Estados Unidos pasaron a depender del maíz preparado apenas con molienda y cocción en agua, y entre los siglos XVIII y XX enfrentaron epidemias devastadoras de pelagra, enfermedad carencial cuya causa nutricional solo se estableció en la década de 1930 por los trabajos de Joseph Goldberger y sus sucesores. El episodio es hoy un caso clásico de cómo una cultura alimentaria puede trasplantarse de forma incompleta.

Carl von Linné describió formalmente la especie en 1753, trabajando con material cultivado en jardines europeos, casi tres siglos después de que la planta cruzara el Atlántico y más de ocho milenios después de su domesticación en Guerrero.

Conservación

El maíz cultivado no tiene evaluación individual en la Lista Roja de la UICN, situación normal para cultígenos que existen únicamente bajo manejo agrícola y cuya persistencia no depende de poblaciones naturales. La especie tampoco figura en ningún apéndice de CITES. La preocupación de conservación recae, por lo tanto, sobre dos frentes bien distintos.

El primero es la situación de los parientes silvestres. Zea diploperennis consta como amenazada en la Lista Roja y sobrevive en pocos kilómetros cuadrados en la Sierra de Manantlán, en México, donde el área fue convertida en reserva de la biosfera justamente por esa ocurrencia. Zea nicaraguensis presenta una situación aún más precaria, con una población estimada en pocos miles de individuos concentrada en una franja mínima de la llanura costera nicaragüense, expuesta al drenaje de humedales y a la expansión urbana. Las demás poblaciones de teocintle sufren con la fragmentación de hábitat, el pastoreo y el avance de la frontera agrícola.

El segundo frente es la erosión genética dentro de la propia especie cultivada. La sustitución de variedades locales por híbridos comerciales uniformes estrechó la base genética disponible para el mejoramiento a escala global. La respuesta vino por la vía de la conservación ex situ, con el banco de germoplasma del CIMMYT, en México, que mantiene la mayor colección mundial de accesiones de maíz y teocintle, y por la conservación en las propias fincas, sostenida en Brasil por programas de Embrapa y por redes de agricultores guardianes de semillas criollas en el Sur y el Nordeste.

Curiosidades

• El número de hileras de granos en una mazorca es siempre par, resultado de un patrón de desarrollo en que cada espiguilla femenina produce dos flores adyacentes. Las mazorcas con hileras impares prácticamente no se dan.
• Cada hebra de barba de maíz corresponde a una única flor y necesita capturar al menos un grano de polen para que se forme un grano. Las fallas irregulares que aparecen en mazorcas mal polinizadas son el retrato exacto de qué estigmas se quedaron sin polen.
• El maíz realiza la fotosíntesis por la vía C4, mecanismo que concentra dióxido de carbono y reduce la fotorrespiración. Eso explica la productividad del cultivo bajo temperatura alta y luminosidad intensa, condiciones en que los cereales de vía C3 como el trigo pierden eficiencia.
• Barbara McClintock descubrió los elementos genéticos móviles, los llamados transposones, estudiando la herencia irregular del color de los granos en maíz, trabajo que le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1983, más de tres décadas después de las publicaciones originales.
• El teocintle fue considerado un género distinto durante tanto tiempo que su reunión con Zea todavía genera divergencia entre autores, y la hipótesis de que el maíz descendía de él fue rechazada por buena parte de la comunidad científica hasta que los análisis moleculares de la década de 1990 la confirmaron.