Un equipo de la Universidad de Calgary está realizando avances científicos en la comprensión de la adaptación de las plantas, que en última instancia podrían utilizarse para encontrar formas de hacer que los cultivos agrícolas sean más resistentes al calor, la sequía y el cambio climático.
Por Colette Derworiz, Universidad de Calgary
El Dr. Sam Yeaman, Ph.D. y su equipo del Departamento de Ciencias Biológicas han publicado un nuevo estudio , titulado «Adaptación global repetida en todas las especies de plantas», en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).
La investigación, dirigida por el Dr. Gabriele Nocchi, Ph.D., es un primer vistazo a si las especies de plantas distantemente relacionadas (desde los girasoles hasta los álamos) utilizan los mismos genes para adaptarse a un estrés similar.
¿La respuesta?
«Sí y no», dice Yeaman, profesor asociado de la Facultad de Ciencias, en una entrevista. «Se superponen más que de forma aleatoria, pero aun así hacen muchas cosas diferentes. Se podría decir que, si bien cada especie tiene su propia historia, comparten muchas de las mismas características».
El estudio sugiere que hay algunos genes clave que son particularmente importantes para la forma en que las plantas responden de manera adaptativa a los cambios en su entorno.
Esto ocurre unos meses después de que el laboratorio de Yeaman publicara otro estudio titulado «La arquitectura genética de la adaptación local repetida al clima en plantas distantemente relacionadas» en Nature Ecology & Evolution .
En ese artículo, publicado en agosto por un equipo internacional de autores, se analizaron datos genómicos de 25 especies de plantas distantemente relacionadas , incluidas muchas de las mismas especies estudiadas en este nuevo artículo. Se descubrió que muchos genes estaban involucrados repetidamente en la adaptación a factores climáticos similares.
Si bien ambos estudios examinaron cómo las plantas se adaptan a su entorno, hubo diferencias.
El artículo de Nature estudió cómo las plantas se adaptan a los cambios espaciales, desde el gélido boreal de Yukón hasta las selvas templadas de Columbia Británica; y el artículo de PNAS explora cómo las especies se adaptan a un cambio en el medio ambiente a lo largo del tiempo.
«En conjunto, nos permiten comprender mejor lo que está sucediendo», explica Yeaman.
Afirma que, en la actualidad, gran parte de la investigación es pura ciencia, pero que hay mucho entusiasmo al respecto en las industrias de la agricultura y la biotecnología, porque ayuda a comprender cómo las plantas utilizan mecanismos genéticos similares para adaptarse a su entorno.
Esos genes podrían ser importantes para desarrollar cultivos más resistentes a los desafíos relacionados con el clima, lo que ayudaría a mejorar la seguridad alimentaria.
La investigación también pone a prueba predicciones importantes de la teoría evolutiva, un concepto que Yeaman explicó con un ejemplo cotidiano de nuestros hogares.
«Puedes girar el termostato y encender o apagar el horno para hacer un gran cambio en la temperatura, o puedes hacer renovaciones para mejorar la eficiencia térmica general de tu casa, haciendo muchos pequeños ajustes; desde mejorar el aislamiento hasta actualizar las ventanas o reparar fugas de aire».
La evolución, dice, favorece una diferencia similar en la estrategia.
«Cuando una especie entera se adapta a un nuevo estrés como el cambio climático (con el tiempo), la teoría predice que tenderá a implicar muchas mutaciones pequeñas», explica Yeaman. «Pero cuando diferentes poblaciones habitan ambientes cálidos y fríos (en el espacio), la mejor estrategia es tener un pequeño número de grandes mutaciones que actúen como termostatos que controlen la diferencia entre poblaciones en condiciones cálidas y frías».
En consonancia con esas teorías, su equipo descubrió en el artículo de Nature Ecology & Evolution que los genes que impulsan la adaptación en el espacio tienden a tener efectos mayores, mientras que en el artículo de PNAS descubrieron que los genes que impulsan las adaptaciones en el tiempo tienden a tener efectos menores.
«En ambos casos, encontraríamos los mismos genes apareciendo una y otra vez en especies tan diferentes como el girasol y el álamo», afirma.
Más información: Gabriele Nocchi et al, Repeated global adoption across plantspecies, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2406832121
James R. Whiting et al., La arquitectura genética de la adaptación local repetida al clima en plantas distantemente relacionadas, Nature Ecology & Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02514-5
