Genes de bacterias, hongos y virus ayudaron a las plantas a colonizar el medio terrestre


Un nuevo estudio revela que casi 600 familias de genes presentes en las plantas modernas proceden en realidad de microbios y virus. El trabajo sugiere que la transferencia horizontal de genes, un proceso más común en bacterias y que consiste en el intercambio genético entre especies diferentes, permitió que las especies vegetales se adaptaran a entornos drásticamente diferentes, como cuando pasaron del agua a la tierra.




Los genes que saltaron de los microbios a las algas verdes hace cientos de millones de años podrían haber impulsado la evolución de las plantas terrestres, según un nuevo estudio publicado en la revista Molecular Plant. El trabajo revela que cientos de estos fragmentos de ADN procedentes de bacteriashongos y virus se incorporaron al genoma de las plantas, lo que las dotó de los rasgos idóneos para la vida terrestre.

La transferencia horizontal de genes describe el movimiento de materiales genéticos entre organismos de especies diferentes

“Nuestro estudio cambia la visión convencional sobre la evolución de las plantas terrestres”, afirma el autor principal, Jinling Huang, biólogo de la Universidad de Carolina del Este (EE UU). “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 (HGT, por sus siglas en inglés) describe el movimiento de materiales genéticos entre organismos de especies diferentes. Los intercambios de genomas son comunes en las bacterias, y son responsables de la rápida propagación de la resistencia a los antibióticos en estos procariotas. Sin embargo, el papel de la HGT en los eucariotas multicelulares complejos −organismos como las plantas y los animales− continúa siendo controvertido.

Hasta ahora, los científicos pensaban que los genes eucariotas solo se movían mediante la transferencia vertical de genes, durante la cual estos pasan de padres a hijos y pueden producirse mutaciones para dar lugar a nuevos genes y rasgos. Sin embargo, el equipo científico, del que forma también parte Chun-Pen Song de la Universidad de Henan (China), ha encontrado pruebas en estudios anteriores de que la HGT en las plantas podría ser habitual.

Transferencia de genes y evolución

Para investigar el papel del HGT en la evolución de las plantas, los autores analizaron los genomas de 31 de ellas, entre las que incluyeron especies de los cuatro grupos de plantas: musgoshelechosárboles y carófitos −un grupo de algas verdes relacionadas con las plantas terrestres modernas−. De esta manera, los científicos 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 HGT 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. 

Los genes de la embriogénesis tardía, que proceden de bacterias, ayudan a las plantas a adaptarse a un entorno más seco

“Nuestro hallazgo sugiere que el HGT desempeña un papel importante en la evolución de las plantas terrestres. En comparación con las mutaciones derivadas de la transferencia vertical de genes, el HGT permite a las plantas adquirir nuevas características rápidamente, y algunos de estos ayudarían a las plantas a adaptarse a un entorno drásticamente diferente, como cuando pasaron del agua a la tierra», explica Huang.

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

“A casi todo el mundo se le han llorado los ojos al cortar una cebolla. Descubrimos que este gen responsable de la producción del lagrimeo procede de una bacteria. Todos conocemos esta reacción, pero hasta ahora no nos habíamos dado cuenta de que era el resultado de la HGT”, destaca el experto. “Hay muchos más ejemplos como este”.

Ahora, el equipo planea seguir explorando los genes transferidos en las briofitas, el grupo de plantas que incluye a los musgos, ya que muchos de sus genes extraños tienen funciones desconocidas. Además, la investigación futura podría ayudar a identificar genes deseables que se podrían transferir a los cultivos para mejorar su aptitud.

Referencia:

Ma and Wang et al. (2022) “Major episodes of horizontal gene transfer drove the evolution of land plants”. Molecular Plant

Fuente: SINC

Derechos: Creative Commons.



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