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Cómo las plantas y los animales roban genes de otras especies para acelerar la evolución

Cómo las plantas y los animales roban genes de otras especies para acelerar la evolución
Pastizales en Uganda. Crédito: Luke Dunning, proporcionado por el autor

Poco sabía el biólogo Gregor Mendel que sus experimentos con guisantes de olor en el jardín de un monasterio en Brno, República Checa, sentarían las bases para nuestra comprensión de la genética y la herencia modernas. 


por Luke Dunning


Su trabajo en el siglo XIX ayudó a los científicos a establecer que los padres transmiten su información genética a su descendencia y, a su vez, la transmiten a la suya.

De hecho, esta premisa forma la base de gran parte de nuestra comprensión de la evolución. Pero ahora sabemos que este proceso no es sacrosanto y algunos de nuestros cultivos más cultivados pueden estar manipulando el sistema al complementar su información genética con secretos genéticos robados. Nuestro nuevo estudio, publicado en New Phytologist , muestra que, de hecho, esto sucede en los pastos.

Sin embargo, los pastos no son los únicos culpables. Las bacterias son los principales criminales en este sentido. Pueden absorber libremente información genética de su entorno. Este proceso se denomina transferencia de genes lateral u horizontal y se cree que juega un papel importante en la propagación de rasgos como la resistencia a los antibióticos.

Aunque los científicos originalmente pensaron que este proceso estaba restringido a las bacterias, desde entonces se ha documentado en una amplia gama de animales y plantas . Los ejemplos incluyen pulgones que pueden sintetizar un pigmento fúngico rojo para evitar la depredación, hongos que han compartido las instrucciones genéticas para ensamblar compuestos psicoactivos y moscas blancas que han vuelto las defensas de sus plantas hospedadoras contra ellos .

Transferencia genética misteriosa

Las gramíneas son el grupo de plantas más importante desde el punto de vista ecológico y económico. Los pastizales cubren entre el 20% y el 40% de la masa terrestre del mundo , y varios de los cultivos mundiales más cultivados son los pastos, incluidos el arroz, el maíz, el trigo y la caña de azúcar. Nuestro nuevo estudio es el primero en demostrar que la transferencia lateral de genes está muy extendida en este grupo de plantas importantes, y se produce en silvestres y cultivadas especies por igual.

Nuestro descubrimiento se basa en el trabajo de detective genético, que nos ayuda a rastrear el origen de cada gen en los genomas de 17 especies de gramíneas de todo el mundo. Como era de esperar, una abrumadora mayoría de genes tenían la misma historia evolutiva que la de las especies en las que se encontraron, lo que indica que se transmitieron de generación en generación de padres a hijos. Sin embargo, encontramos más de cien ejemplos en los que la historia evolutiva de las especies y los genes no contaban la misma historia.

Los resultados mostraron que estos genes tenían una vida pasada en otra especie de hierba relacionada lejanamente antes de ser transferidos al genoma del receptor.

Sabemos que los límites de las especies son de naturaleza porosa y que el híbrido puede ocurrir como resultado de la reproducción entre organismos estrechamente relacionados. La hibridación y la transferencia lateral de genes finalmente tienen efectos similares generando nuevas combinaciones de genes que pueden ser ventajosas o no.

Sin embargo, la transferencia lateral de genes no es un proceso reproductivo y, por lo tanto, tiene el potencial de conectar ramas más profundas dentro del árbol de la vida, facilitando el movimiento de material genético a través de distancias evolutivas mucho más amplias. Los genes transferidos entre especies de gramíneas tienen funciones relacionadas con la producción de energía , la tolerancia al estrés y la resistencia a las enfermedades, lo que potencialmente les da una ventaja evolutiva al permitirles crecer más grandes, más altos y más fuertes.

Se detectó ADN extraño en los genomas de 13 de los 17 pastos muestreados, incluidos cultivos como maíz, mijo y trigo. La pregunta del millón de dólares es, ¿cómo se mueven estos genes entre especies? En realidad, no lo sabemos y es posible que nunca lo sepamos con certeza, ya que existen varios mecanismos potenciales y más de uno puede estar involucrado.

Después de todo, la evolución está estudiando eventos que ocurrieron hace miles e incluso millones de años. Pero hay un aumento estadístico significativo en el número de genes transferidos presentes en la actualidad en especies de gramíneas con rizomas, raíces modificadas que permiten que las plantas se propaguen asexualmente (un proceso en el que parte de una planta puede usarse para generar una nueva planta). La transferencia de ADN al rizoma podría facilitarse mediante el contacto directo entre especies subterráneas, posible a través de la fusión de raíces. Curiosamente, los científicos han observado recientemente el movimiento de ADN entre las plantas de tabaco que se han injertado juntas, lo que respalda aún más esta hipótesis.

Cualquier ADN extraño transferido al rizoma se replicaría en todas las células del clon hijo que surge de este tejido a medida que la planta se reproduce asexualmente. Este ADN extraño posteriormente se abriría camino hacia la línea germinal (células que transmiten su material genético a la descendencia) y las generaciones futuras cuando la hija clona flores y produce semillas.

Cómo las plantas y los animales roban genes de otras especies para acelerar la evolución
Luke Dunning investiga la hierba en Sri Lanka. Autor proporcionado

Debate sobre transgénicos

Los resultados de este estudio muestran que los pastos se han modificado genéticamente por sí mismos. Si esto es munición para el lobby pro o anti-transgénicos depende de sus ideas preconcebidas existentes en este debate.

Se podría argumentar que si los pastos ya están haciendo esto de forma natural, ¿por qué no deberíamos hacerlo nosotros? Por el contrario, esta investigación muestra que los genes pueden moverse libremente entre especies de gramíneas, independientemente de cuán estrechamente relacionadas estén. Por lo tanto, cualquier gen insertado en un cultivo de pasto modificado puede eventualmente escapar hacia especies silvestres generando las llamadas supermalezas.

En última instancia, si podemos determinar cómo se está produciendo la transferencia lateral de genes en los pastos, puede que nos permita aprovechar el proceso para que podamos modificar de forma natural los cultivos y hacerlos más resistentes a los efectos del cambio climático.



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