Descubrimientos recientes en el campo de la epigenética, el estudio de la herencia de rasgos que ocurren sin cambiar la secuencia del ADN, han demostrado que la edad cronológica en los mamíferos se correlaciona con los cambios epigenéticos que se acumulan durante la vida de un individuo.
En los seres humanos, esta observación ha llevado al desarrollo de relojes epigenéticos, que ahora se utilizan ampliamente como biomarcadores del envejecimiento. Si bien estos relojes funcionan con precisión desde el nacimiento hasta la muerte, se ponen a cero en cada nueva generación .
Ahora, un equipo internacional codirigido por la Universidad de Georgia, el Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel y la Universidad Técnica de Munich, muestra que los relojes epigenéticos no sólo existen en las plantas, sino que siguen funcionando con precisión durante muchas generaciones. En un nuevo estudio publicado en la revista Science , el equipo describe cómo este reloj puede decir la hora con una resolución de décadas a siglos, una precisión que no se puede lograr con los relojes tradicionales basados en mutaciones de ADN.
La investigación arroja nueva luz sobre cuestiones microevolutivas que han sido difíciles de resolver, como el momento de la introducción de especies invasoras y las consecuencias de las actividades humanas desde el surgimiento de la industrialización moderna.
“Nuestro primer indicio de que existe un reloj epigenético en las plantas se reveló cuando estudiamos cómo la metilación del ADN, una modificación química de la secuencia del ADN que subyace a muchos procesos epigenéticos, variaba en numerosas ramas de un álamo de 300 años”, dijo Frank Johannes, Profesor de epigenómica vegetal en la Universidad Técnica de Munich y coautor del estudio. “Combinamos datos de metilación del ADN con datos de diámetro de rama y extracción de núcleos para contar los anillos de los árboles, lo que refleja la edad de la rama. No pudimos extraer el núcleo de una rama, pero estimamos con precisión su edad utilizando solo datos de metilación del ADN, lo que proporcionó las primeras pistas de que existe una reloj epigenético en las plantas.”
La investigación del equipo demostró experimentalmente que los relojes epigenéticos recapitulan tiempos de divergencia conocidos de árboles filogenéticos o evolutivos intraespecies en la planta autofertilizante A. thaliana, una pequeña planta de la familia de la mostaza, y la hierba marina clonal Z. marina, que representan dos importantes Modos de reproducción de las plantas.
“Reforzamos aún más la existencia de un reloj epigenético vegetal utilizando una variedad de poblaciones evolutivas experimentales de A. thaliana con pedigríes conocidos”, dijo Robert Schmitz, profesor de Ciencias Vegetales de la Fundación UGA, investigador distinguido Lars G. Ljungdahl en el departamento de genética. y coautor del estudio.
Estas plantas se cultivaron mediante descendencia de una sola semilla durante hasta 32 generaciones a partir de tipos silvestres expuestos a diferentes entornos o de cepas naturales de distintos orígenes geográficos.
“Utilizando datos de metiloma de ADN de cientos de individuos de todas estas poblaciones, identificamos un subconjunto de epimutaciones que son ‘parecidas a un reloj’ y estimamos con precisión el tiempo del pedigrí”, dijo Zhilin Zhang, estudiante de doctorado de la Universidad Técnica de Munich y co -Autor principal del estudio junto con Nan Yao, estudiante de doctorado en el departamento de genética de la Facultad de Artes y Ciencias Franklin de la UGA.
“Demostramos que este reloj epigenético era más preciso para fechar una población norteamericana de A. thaliana recientemente divergente, de aproximadamente 140 años, en comparación con un reloj molecular que utiliza mutaciones del ADN de los mismos individuos”, dijo Yao.
“El novedoso reloj molecular propuesto nos permitirá resolver un antiguo enigma”, afirmó Thorsten Reusch, jefe de ecología evolutiva marina del Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel. “Es decir, qué edad tienen realmente los clones muy grandes de helechos, juncos o pastos marinos”.
El estudio, ” Un reloj epigenético evolutivo en plantas “, se publicó el 29 de septiembre.
Más información: N. Yao et al, Un reloj epigenético evolutivo en plantas, Science (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adh9443
