Dos eventos genéticos de poliploidía, hace 320 y 200 millones de años, dieron a los ancestros de las plantas con flores actuales las ventajas evolutivas que les permitió más tarde su diversificación y éxito sobre la biosfera.
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Hace escasos días hablábamos en NeoFronteras del descubrimiento de un fósil [1] correspondiente a una de las primeras plantas con flores. No vamos a repetir aquí la importancia de ese tipo de descubrimiento relacionado con las angiospermas. El mundo sería completamente distinto si no se hubieran inventado las flores y nosotros simplemente no estaríamos.
Por primera vez en la historia no sólo tenemos el registro fósil para tratar de averiguar cómo ha sido hasta el momento la evolución de los seres que pueblan la biosfera, sino que además podemos leer el libro genético (genoma) que se encuentra en cada célula de cada ser que puebla este planeta. Cada uno de esos libros es difícil de leer y algunas páginas se han perdido para siempre, además hay que compararlo con otros para poder extraer información útil. Por desgracia, esa gran enciclopedia genética constituida por los genomas de todos los seres vivos está desapareciendo a pasos agigantados. Con cada especie que se extingue, y la extinción es siempre para siempre, desaparece no sólo un elemento, quizás vital, de un ecosistema o de la biosfera, sino que además se reduce nuestra capacidad para saber cómo llegamos aquí, desaparece en parte la posibilidad de conocer cuáles fueron los acontecimientos evolutivos que permitieron nuestra existencia. Estamos creando límites a nuestro propio conocimiento.
Pero mientras llega el fin del mundo tal y como lo conocemos, algunos científicos se empeñan en saber más sobre muchas cosas, incluido el origen de las plantas con flores. Desde que Darwin llamó “misterio abominable” a la súbita diversificación de las plantas con flores en el registro fósil, generaciones de científicos han tratado de resolver el misterio. Ahora, investigadores de Penn State University han descubierto, gracias al análisis genético, que el origen y diversificación de más de 300.000 especies actuales de angiospermas se dio mucho antes de lo que se creía. El estudio se publica el 10 de abril en Nature.
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Según Claude dePamphilis y sus colaboradores se dieron dos cambios profundos en el genoma de las plantas casi 200 millones de años antes de los eventos descritos por otros estudios. Estos cambios genéticos consistieron en la producción de miles de nuevos genes que podrían haber dirigido la explosión evolutiva que dio lugar a la diversidad de las plantas con flores que observamos hoy en día. Sus análisis proporcionan no sólo nuevos y ricos datos genéticos, sino una escala temporal de evolución más precisa. Este nuevo y preciso banco de datos probablemente cambie la manera en la que los biólogos ven las angiospermas en general y los árboles con flores en particular.
Claude dePamphilis cuenta que empezaron con un intenso trabajo detectivesco genético que combinaron con nueve genomas de plantas previamente ya secuenciados. “Sabíamos que en algún punto de la historia evolutiva se dieron una o más ‘metamorfosis’ genéticas en el ancestro común a las plantas con flores y sabíamos además que esas metamorfosis podrían explicar el enorme éxito de muchas especias vivas sobre la Tierra a día de hoy”, añade.
Estos investigadores sospechaban que esos cambios importantes fueron dirigidos por un mecanismo común en lugar de por muchos eventos independientes. Después de examinar grandes volúmenes de pruebas genéticas pudieron descubrir y calcular el tiempo en el que se dieron dos cambios genéticos importantes, en concreto dos sucesos de poliploidía, que revolucionaron el linaje de las plantas con flores.
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Un evento de poliploidía es básicamente la adquisición a través de una mutación de una duplicación del material genético (los cromosomas se multiplica por dos). En vertebrados este evento es letal cuando se da, pero en general las plantas que lo sufren sobreviven y a veces se benefician de tener un genoma duplicado. A través de las generaciones muchos de esos genes duplicados se pierden, pero algunos de esos genes adoptan nuevas funciones o reparten la carga de trabajo a realizar con los segmentos duplicados y de este modo se consigue una mayor eficacia o una mejor especialización de las tareas en el genoma.
En tiempos recientes el ser humano a seleccionado plantas poliploides para mejorar la producción de ciertos cultivos, aunque todavía no ha dado tiempo a que se produzcan pérdida y especialización de esos nuevos genes. A veces esta poliploidía es conseguida artificialmente gracias al uso de ciertos alcaloides. El trigo, el algodón, el tabaco, la caña de azúcar, el algodón, la platanera o las patatas son ejemplos de este tipo de cultivos. Pero también muchas de nuestras atractivas flores de cultivo deben su belleza a la poliploidía.
Aunque algunos eventos antiguos de poliploidía habían sido ya bien documentados a través del estudio de los genomas de varias plantas, los biólogos dataron el evento más temprano de este tipo sobre plantas con flores hace entre hace 125 y 150 millones de años. Había pistas de eventos aún más antiguos, pero no había pruebas sólidas. En este nuevo estudio se han identificado por lo menos dos eventos importantes en el linaje de las plantas con flores. El primero se dio hace 320 millones de años y el segundo hace 192 o 210 millones de años. Todas las plantas con flores son el resultado de esas duplicaciones de genoma a gran escala. DePamphilis dice que estos dos eventos son como dos “Big-Bang” en la evolución de las plantas con flores.
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Debido a la poliploidía las plantas de hoy en día tienen una mejor resistencia genética y por tanto un mayor éxito. Gracias a ese material genético extra, las angiospermas han sido capaces de evolucionar y adquirir nuevas y mejores funciones, y han aprovechado la oportunidad de terminar siendo así de diversas, exquisitas y extendidas.
Estos investigadores han podido seguir la historia evolutiva de algunos de los genes principales que definen a las angiospermas. Algunos de estos nuevos genes dieron lugar a innovaciones y han terminado siendo partes vitales de la caja de herramientas genética que regula el desarrollo de las flores. Sin los genes que los eventos de poliploidía ayudaron a crear, las plantas con flores tal y como las conocemos hoy en día probablemente no existirían.
DePamphilis dice que estos dos eventos identificados en este estudio probablemente permitieron a las plantas adoptar ventajas evolutivas que les permitieron sobrevivir a las condiciones creadas por cambios climáticos o a las extinciones masivas, como la extinción del Cretácico-Terciario que se llevó por delante a los dinosaurios y a otras especies de hace 65,5 millones de años.
Desde entonces el mundo ha sido cubierto por flores, sobre todo en primavera.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3459 [2]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa en Penn State University. [3]
Artículo original. [4]
Ancestral Angiosperm Genome Project. [5]
Fotos de arriba a abajo: Sangtae Kim; Hong Ma Laboratory, Penn State University, Yi Hu; Hong Ma Laboratory, Penn State University.
Nota: esta noticia fue redactada basándose en una nota de prensa enviada por correo electrónico días antes de que se cumpliera el embargo decretado por Nature y por el gabinete de prensa de Penn State University y se publicó automáticamente una vez expirado dicho embargo. Por tanto, no contaba en un principio con enlaces directos a la nota de prensa o al artículo original en Nature.