Genes bacterianos ayudaron a las plantas a conquistar tierra firme

Genes que saltaron de los microbios a las algas verdes hace cientos de millones de años pudieron impulsar la evolución de las plantas terrestres, según un estudio publicado en ‘Molecular Plant’.

Su análisis revela que cientos de genes procedentes de bacterias, hongos y virus se integraron en las plantas, dotándolas de rasgos deseables para una vida terrestre.

“Nuestro estudio cambia la visión convencional sobre la evolución de las plantas terrestres -asegura el autor principal, Jinling Huang, biólogo de la Universidad de Carolina del Este (Estados Unidos)-. Sospechaba que la transferencia horizontal de genes ayudaba a las plantas a pasar del agua a la tierra, pero no sabíamos qué importancia tenía hasta ahora”.

La transferencia horizontal de genes (THG) describe el movimiento de materiales genéticos entre organismos de especies diferentes. Los eventos de intercambio de genomas son comunes en las bacterias, y son responsables de la rápida propagación de la resistencia a los antibióticos en estos procariotas. Pero el papel del THG en los eucariotas multicelulares complejos -organismos como las plantas y los animales- sigue siendo controvertido.

Hasta ahora, los científicos pensaban que los genes eucariotas solo se movían mediante la transferencia vertical de genes, durante la cual los genes pasan de padres a hijos y pueden producirse mutaciones para dar lugar a nuevos genes y rasgos. Pero Huang y sus colegas, entre los que se encuentra el biólogo de plantas Chun-Peng Song, de la Universidad de Henan (China), han encontrado pruebas en estudios anteriores de que la THG en las plantas podría ser común.

Para investigar el papel del THG en la evolución de las plantas, los investigadores analizaron los genomas de 31 plantas. Incluyeron especies de los cuatro grupos de plantas, como musgos, helechos y árboles, así como carófitos, un grupo de algas verdes relacionadas con las plantas terrestres modernas. Descubrieron que casi 600 familias de genes de las plantas modernas -mucho más de lo que se pensaba- fueron transferidas desde otros organismos, especialmente desde microbios como bacterias y hongos.

Además, el equipo identificó dos importantes episodios de THG durante la evolución temprana de las algas carófitas y el origen de las plantas terrestres, cuando más de cien familias de genes saltaron de los microbios a las plantas.

“Nuestro hallazgo sugiere que el THG desempeña un papel importante en la evolución de las plantas terrestres. En comparación con las mutaciones derivadas de la transferencia vertical de genes, el THG permite a las plantas adquirir nuevos rasgos rápidamente, y algunos de estos nuevos rasgos podrían ayudar a las plantas a adaptarse a un entorno drásticamente diferente, como cuando pasaron del agua a la tierra”, afirma Huang.

Se sabe que muchos de los genes adquiridos desempeñan importantes funciones biológicas en las plantas. Por ejemplo, los genes abundantes en la embriogénesis tardía, que proceden de bacterias, ayudan a las plantas a adaptarse a un entorno más seco. El gen transportador de amonio, adquirido de hongos, ayuda a las plantas a absorber el nitrógeno del suelo para su crecimiento.

“Casi todo el mundo ha experimentado ojos llorosos al cortar una cebolla. Descubrimos que el gen de las cebollas responsable de la producción del lagrimeo procede de una bacteria. Es muy interesante, porque todos conocemos esta reacción, pero hasta ahora no nos habíamos dado cuenta de que era el resultado de la THG -señala Huang-. Hay muchos más ejemplos como éste”.

A continuación, el equipo planea seguir explorando los genes transferidos en las briofitas, que es el grupo de plantas que incluye a los musgos. Muchos genes extraños en estas plantas tienen funciones desconocidas, y la investigación futura podría ayudar a identificar genes deseables que algún día puedan transferirse a los cultivos para mejorar su aptitud.

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