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La secuenciación del genoma de Amborella trichopoda proporciona pistas importantes sobre la evolución de las plantas con flores.

La evolución es impredecible, pues está sujeta a la contingencia. Posiblemente nada es inevitable en evolución y, como ya dijo Gould en su día, si rebobináramos la película de la historia evolutiva de nuestro planeta y la proyectamos de nuevo entonces la secuencia de acontecimientos sería completamente distinta.
Uno de los fenómenos evolutivos más sorprendentes fue la aparición de la plantas con flores o angiospermas. Un mundo verde, al estilo de un jardín japonés, se llenó de flores de colores y produjo una increíble panoplia de relaciones interespecíficas. Es la razón de que haya mariposas, abejas, colibríes o toda nuestra comida salvo contadísimas excepciones.
Hace unos 100 millones de años se produjo esta explosión de flores en el mundo, pero el origen de las flores se sitúa antes, en un principio se situó hace 130 millones de años, pero ahora se cree que eso se podría remontar a hace 240 millones de años.
La aparente súbita aparición de las flores en el registro fósil fue calificada de “misterio abominable” por el propio Darwin, un rompecabezas sobre el que han trabajado generaciones de científicos desde entonces.
Las flores fosilizan muy mal. Se cuentan con pocos ejemplares fósiles, así que hay que delegar este tipo de investigación en los granos de polen. Pero podemos usar además otras técnicas para este tipo de estudios.
Algunos seres vivos de la actualidad parecen haber cambiado poco a lo largo de cientos de millones de años. Entre estas reliquias podemos considerar a los peines de mar de los que hablábamos hace unos días, al cangrejo de herradura o a la cola de caballo. El análisis comparado de los genomas de esos seres con el resto de seres más “modernos” puede proporcionarnos muchas pistas de cómo fue la historia evolutiva.
Uno de estos “fósiles vivientes” es Amborella trichopoda. La planta es tan primitiva que sus flores están compuestas por tépalos, unas estructuras a medio camino entre pétalos y sépalos. Esta planta es la única superviviente de un antiguo linaje de plantas que se remonta al ancestro común de todas las angiospermas. Esta herencia única hace que Amborella tenga un papel especial en el estudio de las angiospermas. Los pocos ejemplares vivos que quedan sobreviven únicamente en Nueva Caledonia, en el Pacífico sur, cerca de Australia. Un consorcio formado por investigadores de las universidades de Buffalo, Florida, Georgia, California-Riverside y Penn State ha secuenciado su genoma de 800 millones de bases.
Este trabajo proporciona el primer vistazo global a cómo las plantas con flores son genéticamente diferentes de las otras plantas de este planeta y proporciona nuevas pistas de por qué las plantas con semillas son diferentes de las que no tienen semillas. Ayudará a comprender los procesos evolutivos que allanaron el camino a la gran diversidad de más de 300.000 especies de plantas con flores de las que disfrutamos hoy en día. El primero de los tres artículos previstos sobre esta investigación acerca del genoma de esta planta ha sido publicado hace unos días en Science.
El análisis de este genoma proporciona pruebas de que el antepasado de esta planta y, por tanto, de todas las plantas con flores, evolucionó gracias a una duplicación genómica que se dio hace más de 200 millones de años. Algunos genes duplicados se han perdido durante este tiempo, pero otros adquirieron nuevas funciones, incluyendo aquellas relacionadas con el desarrollo de las propias flores. Esta duplicación de todo el genoma se produjo en el antepasado de las angiospermas, pero no en coníferas y otras gimnospermas productoras de semillas.
Gracias a esta duplicación algunos genes evolucionaron para tener nuevas funciones. Se han identificado 1179 de esos genes nuevos, algunos de los cuales dieron lugar a nuevos genes relacionados que generaron nuevas familias de genes. Así por ejemplo, dos de esos genes permiten la formación de las células presentes en los vasos que conducen el agua en el tallo de las plantas con flores y que no están presentes en las gimnospermas con semillas.
Por tanto, una posible explicación al abominable misterio de la aparición súbita de nuevas especies de plantas con flores en el registro fósil sería precisamente esta duplicación genómica.
Estos científicos han estimado que había al menos unos 14.000 genes codificadores de proteínas en el antepasado común de las angiospermas. Muchos de estos genes son únicos a las plantas con flores y se sabe que muchos de ellos son importantes en la formación de las propias flores, así como para las estructuras y procesos específicos de las plantas con flores. A estos últimos genes se les denomina MADS-box.

Además de este aspecto, la secuenciación de este genoma está proporcionando ya nuevas perspectivas sobre el origen de plantas importantes para nosotros, como las que constituyen nuestros cultivos. Debido a la posición filogenética de Amborella su genoma constituye una referencia evolutiva que permite comprender mejor los cambios genéticos que se sucedieron en las plantas que se separaron más tarde, incluidos nuestros cultivos.
La secuenciación facilita la reconstrucción de los genes ancestrales del orden que engloba al 75% de las angiospermas y que incluye plantas como la del tomate, el manzano, legumbres… Pero también a árboles como la encima o el álamo, que tienen importancia humana. Es posible de estudiar estos aspectos porque Amborella ha permanecido apartada de los cambios genéticos que han afectado a las plantas de este orden durante los últimos 120 millones de años, plantas que han sufrido ulteriores duplicaciones de sus genomas. Se cree que estas duplicaciones permitieron la aparición de nuevos genes que determinaron, entre otras cosas, el color de las flores y su estructura.
Pero Amborella no ha estado totalmente sin evolucionar todo este tiempo. Esta planta ha sufrido cambios genéticos particulares desde que se separó del tronco filogenético común, algunos precisamente reducen su evolución. Así por ejemplo, algunos transposones parecen haber sido estabilizados en el genoma de esta especie. Aunque muchas plantas muestras signos de recientes estallidos en la movilidad del ADN, no parece ser el caso de Amborella en bastantes millones de años. La inserción de transposones puede afectar la expresión y función de genes codificantes de proteínas, así que el cese de esta movilidad en el ADN puede haber reducido el ritmo de evolución, tanto de la estructura del genoma como de la función genética. Esta sería una de las razones por la que esta planta parece haber evolucionado tan poco.
Es también interesante lo que se ha encontrado en el ADN mitocondrial. Entre las 3,8 millones de bases se encuentran los genomas mitocondriales completos de tres algas verdes y un musgo, así como genes de otras plantas. El tamaño del genoma mitocondrial de Amborella es unas seis veces el tamaño típico y hace de esta planta uno de los casos más extremos de transferencia horizontal de genes. No se sabe bien cómo pudo suceder algo así, pero se especula que quizás se deba a que en el ambiente húmedo en donde crece la planta los líquenes y musgos pueden crecer por casi cualquier superficie y haber transferido algunas mitocondrias sobre los tejidos dañados de esta planta. Si es así quizás se pueda observar los mismo en otras plantas de ambientes similares, la diferencia puede estar en que Amborella no se deshace de estos genes foráneos.
Finalmente, la variabilidad genética de esta planta también permite saber cómo son las poblaciones de esta planta y permite saber su estructura geográfica y cuellos de botellas genéticos, con las implicaciones que esto tiene para su conservación. Pese a que se cree que el pasado su distribución era más extensa, en la actualidad sólo hay 18 poblaciones de Amborella en las regiones montañosas de Nueva Caledonia, un tesoro que hay que conservar.
El ser humano está destruyendo el mundo en el que vive. El daño que causa sobre todos los ecosistemas lleva a la extinción a numerosas especies, a veces incluso antes de ser descubiertas por la ciencia. Esta planta nos debe hacer reflexionar sobre la tragedia que supone la extinción de cualquier ser viviente. Su pérdida no sólo es inmoral y roba algo que no nos pertenece a nosotros, sino que además borra para siempre una información preciosa que nos permitiría saber más sobre nuestro pasado, presente y futuro.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Nota de prensa.
Artículo original.
Flores en el Triásico.
Fotos: Sangtae Kim, Joel McNeal.