Todas las plantas y algas proceden de un ancestro común que surgió por endosimbiosis hace más de 1000 millones de años.
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Las plantas cubren nuestro mundo y los transforman en un planeta esmeralda. Desde el humilde musgo a la gigante secoya proporcionan el color verde inequívoco de la clorofila y la fotosíntesis. Sin las plantas no habría animales ni vida compleja, pues son las que producen oxígeno y materia orgánica a partir de la luz del sol. Pero, ¿cómo sugieron?
Hace muchos cientos de millones de años no había plantas en este mundo, ni sobre tierra firme ni en el mar. Sólo había microorganismos fotosintéticos. En el más remoto pasado, hace miles de millones de años, sólo había cianobacterias que eran capaces de realizar la fotosíntesis y que incluso creaban los primeros estromatolitos, formaciones rocosas realizadas por colonias de estos seres.
Pero en algún momento tuvo que producirse una transición dramática que permitió la creación de las células eucariotas fotosintéticas que luego dieron lugar a las plantas. Ese sería el ancestro de todas las plantas que conocemos hoy en día, desde el útil trigo con el que esta hecho el pan que comemos a la bella orquídea con la que adornamos el salón.
Se cree (idea propuesta por Lynn Margulis en su día) que hace unos 1000 millones de años se introdujo una cianobacteria en un ser similar a un protozoo. La cianobacteria fue “domesticada” y pasó a formar parte de la célula en la que se encontraba para terminar siendo los cloroplastos con el tiempo. Los cloroplastos actuales que están en las células de las plantas contienen la clorofila y les dan su característico color. Son los que realizan la fotosíntesis, convirtiendo la luz del sol en energía química.
Es difícil interpretar de si se trató de una acción parasitaria de la primera o una depredación ejercida por parte de la segunda, pero esta unión requirió de cooperación entre las dos células que tendría su reflejo a nivel genético. Los proto-cloroplastos habrían ido perdiendo material genético y delegando cada vez más funciones en la célula anfitriona hasta que ya no pudieron tener una vida independiente. Se especializaron en lo que mejor sabían hacer: realizar la fotosíntesis. Esta endosimbiosis habría permitido la aparición de la primera planta unicelular y después de todas las demás. Las plantas actuales serían pues quimeras, una especie de híbrido entre dos seres.
Sin embargo, no se sabía muy bien los detalles de cómo habría sido aquello que permitió este milagro de evolución saltacional, ni había muchas pruebas de ese evento.
Además, algunos expertos del campo habían sugerido que la diversidad y complejidad de las plantas y algas habrían necesitado de múltiples eventos en donde diferentes organismos confluyeran. Algunas especies de plantas tienen estructuras más simples y se creía que podían ser más primitivas en este aspecto que otras.
Ahora, un estudio internacional ha analizado genéticamente a las glaucofitas, un grupo que comprende 13 especies de algas azul verdosas de agua dulce. Este grupo es considerado un “fósil viviente”. Han descubierto que una de ellas, Cyanophora paradoxa, todavía retiene una versión menos domesticada de la cianobacteria original.
El análisis del genoma de Cyanophora paradoxa, que contiene 70 millones de pares, indica que la captura de la cianobacteria sucedió sólo una vez en el ancestro de todas las plantas y algas. Al parecer todas las plantas comparten los genes que permitieron esta unión simbiótica. Las algas ahora analizadas y todas las plantas que conocemos provienen según este estudio de un ancestro común, probablemente de uno de hace entre 1000 y 1500 millones de años que surgió de la endosimbiosis antes mencionada.
Según uno de los investigadores implicados, el ancestro común de las plantas fue un organismo con una célula compleja y con ciclo de vida complejo. Aunque algunos miembros del supergrupo Plantae puedan tener células y ciclos de vida más simples, esto no significaría que precedan al ancestro común, serían más simples porque en el transcurso de la evolución habrían perdido partes y no porque se originaran de esa manera.
Según este estudio las células del estilo de la Chamydia, como la que por ejemplo causa la legionela, proporcionó los genes que permitieron la domesticación de las cianobacterias que terminaran siendo los cloroplastos de todas las plantas. Todo el proceso fue ayudado por múltiples transferencias horizontales de genes entre los dos protagonistas y de otras bacterias. Este reclutamiento de genes ya se estaba dando antes de que esta nueva forma de vida prosperara y antes de que las plantas formaran sus resistentes paredes celulares de celulosa que lo habrían impedido.
El análisis revela que Cyanophora paradoxa todavía retiene genes necesarios para la fermentación y para la síntesis de almidón, pero también genes similares a aquellos de esa bacteria ancestral similar a la Chlamydiae. Estos genes permitieron que los productos de la fotosíntesis sintetizados en los proto-cloroplastos fueran exportados a la célula anfitriona y además permitieron la formación de polisacáridos para almacenar energía.
Toda esta confluencia de eventos es tan inusual que los biólogos sólo han podido encontrar otro ejemplo en la historia evolutiva: la de la ameba Paulinella, que “domesticó” cianobacterias hace sólo 60 millones de años. Los “cloroplastos” de esta bacteria están todavía en proceso de cambio.
Aún queda por aclarar por qué se dio esta unión hace 1500 millones de años. Se ha sugerido que las condiciones locales hicieron que fuese más rentable absorber lo que producían las cianobacterias a partir de la luz del sol que “comérselas” directamente. Si había pocos nutrientes y mucha luz solar la fotosíntesis funcionaría lo suficientemente bien como para alimentar al organismo anfitrión.
El caso es que esa unión funcionó, sólo ocurrió una vez hace todo ese tiempo, pero se creó una inmensa oportunidad para la vida terrestre. Todas las plantas proceden de ese evento tan singular. Si no se hubiera dado, o se hubiera producido más tarde, la historia de la vida sobre la Tierra habría sido totalmente distinta.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3744 [1]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
artículo original. [3]
Noticia en Nature. [4]