MADRID, 16 Feb. (EUROPA PRESS) -
Se piensa que la evolución de las plantas y los animales, en general, se produce con el paso de genes de padres a hijos, y que las modificaciones genéticas se producen a lo largo del camino. Sin embargo, biólogos evolutivos de la Universidad de Brown y la Universidad de Sheffield, han documentado otra vía, a través de la transmisión de genes de planta a planta entre especies con sólo un parentesco ancestral lejano. El descubrimiento ha sido publicado en 'Current Biology'.
Los investigadores muestran que, no sólo un grupo de plantas pasó varias veces sus genes durante millones de años, sino que algunos de los genes que fueron transferidos se convirtieron en engranajes integrales de la maquinaria fotosintética de las plantas, una característica fundamental que distingue a las plantas C4, que dominan en los climas cálidos y tropicales, y ahora representan el 20 por ciento de la vegetación de la Tierra.
"Por lo que sabemos, este es el primer caso en que los genes nucleares se han transmitido entre las plantas incorporándose en el metabolismo primario, y contribuyendo a la evolución de un rasgo nuevo -en este caso, la fotosíntesis C4", afirma Pascal-Antoine Christin, investigador postdoctoral en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad Brown.
Investigadores de Brown, Sheffield, y otras universidades en los Estados Unidos, Reino Unido y Francia, investigaron la ascendencia de dos genes que codifican enzimas importantes en la fotosíntesis C4 - el fosfoenolpiruvato carboxilasa (ppc) y el fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (pck) - la presencia histórica de estas enzimas, y su función en una hierba común, la Alloteropsis. Los biólogos estudiaron, inicialmente, los genes de especies estrechamente relacionadas: tres plantas C4 (Alloteropsis angusta, Alloteropsis cimina y Alloteropsis semilats) y una planta C3 (Alloteropsis eckloniana). El objetivo fue conocer la historia evolutiva de los genes ppc y pck, que estaban presentes en su ancestro C3 común, y se adaptaron para ayudar en la fotosíntesis de las plantas C4.
Para probar la hipótesis, los científicos eligieron una visión más amplia, contemplando las plantas C4 en las que la enzima ppc era parte integral de la fotosíntesis, y las plantas en donde la enzima estaba presente pero no participaba en la fotosíntesis. Los investigadores pensaban que las enzimas ppc utilizadas en la fotosíntesis C4 estarían estrechamente relacionadas con los genes no fotosintéticos de las plantas C3, estrechamente relacionadas dada su ascendencia común. En cambio, los genes ppc involucrados en la fotosíntesis C4 estaban estrechamente relacionados con los genes ppc de otras especies C4 sin una estrecha relación en la filogenia, o árbol genealógico. Un análisis más detallado reveló, también, que estas plantas que comparten enzimas ppc habían divergido hace 20 millones de años -el nuevo hallazgo es que, a pesar de estas divergencias ancestrales, las plantas intercambiaron genes.
En total, los investigadores documentaron cuatro casos en los que la enzima ppc o la enzima pck de la Alloteropsis C4 surgieron en otras plantas C4 -Andropogoneae, Cenchrinae y Melinidinae. Estos subtipos incluyen especies tan diversas como el maíz, el mijo silvestre, y la hierba de guinea.
"Sabíamos, desde hace tiempo, cómo las adaptaciones evolutivas se transmiten de padres a hijos. Ahora, hemos descubierto que las plantas se pueden pasar genes entre primos lejanos sin contacto directo entre las especies", añade Colin Osborne, biólogo evolutivo de la Universidad de Sheffield, y coautor del estudio.
"Lo que es interesante aquí, es que estos genes pasan de una planta a otra de una manera que no hemos visto antes", comenta Erika Edwards, profesora de Biología en la Universidad Brown y coautora del estudio, "además, no hay relación huésped-parásito entre estas plantas, que es, generalmente, lo que vemos en este tipo de movimiento de genes".
Los científicos han llamado a este acontecimiento evolutivo 'transferencia lateral de genes'. La mejor estimación, en este momento, sobre cómo las plantas se pasan los genes, es que el material genético se dispersa en el aire a través de los granos de polen, llegando a especies diferentes, y un pequeño subconjunto de estos genes, de alguna manera, es absorbido por la planta huésped durante la fertilización.
