De la genética forense al first dates botánico

Una de las amenazas más acuciantes de la jara de Cartagena en territorio valenciano es el riesgo de hibridación con la jara blanca. Los microsatélites son marcadores moleculares que detectan de manera precisa el origen de los progenitores. Estudiando una de las poblaciones introducidas en Valencia producida a partir del único individuo natural encontramos la clave para su supervivencia.

Mucho se ha escrito en esta revista sobre la jara de Cartagena (Cistus heterophyllus subsp. carthaginensis (Pau) M.B. Crespo & Mateo): sobre sus polinizadores, la dormición de sus semillas, proyectos de didáctica en colegios y proyectos de investigación llevados a cabo en el propio Jardí Botànic de la Universitat de València. Se trata de la planta más amenazada del territorio valenciano y la única especie vegetal declara en Situación Crítica por el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (Orden TEC/1078/2018, de 28 de septiembre), por este motivo no es de extrañar este interés por parte de la comunidad botánica valenciana. Este artículo viene a continuar toda esta serie de publicaciones que son el reflejo de esta justificada preocupación.

La hibridación como amenaza

En este caso, pondremos el foco sobre una de las amenazas más preocupantes de la especie en las poblaciones del sudeste ibérico: la hibridación con la jara blanca (Cistus albidus L.), que es una especie hermana mucho más abundante. Este fenómeno es más frecuente entre especies de plantas que de animales y es particularmente peligroso cuando el número de ejemplares de las especies que participan en el cruzamiento es muy desigual, como ocurre en el caso que nos ocupa. El riesgo reside en la posibilidad de que el organismo que aparece de manera menos frecuente desaparezca tras generaciones de sucesivos cruces entre ambas. Al estar en un número tan desproporcionado, la descendencia se iría configurando como híbridos de distinto grado e individuos puros de la especie mayoritaria, quedando muy pocos de la minoritaria hasta desaparecer. Es lo que se conoce como inundación genética, donde los genotipos (conjunto de genes de un individuo) raros son reemplazados por genotipos híbridos. La consecuencia del proceso es que de la especie rara sólo quedarían algunos rasgos dispersos en individuos de la especie común. En ese punto, podríamos dar por extinta a la especie rara.

Marcadores de parentesco

Para detectar la hibridación entre ambas jaras existen distintos métodos. El más sencillo es esperar a que la planta haya crecido lo suficiente para observar caracteres morfológicos intermedios, por ejemplo, el tamaño y el tono del color verde de las hojas. Esta técnica requiere de la existencia de un ojo experto que sea capaz de reconocer los híbridos, incluso de distinto grado, de manera inequívoca. Lo cual no deja de tener cierto riesgo puesto que, en ocasiones, las características del individuo hibridógeno son prácticamente imperceptibles para el ojo humano. Sin embargo, hoy existen herramientas de análisis genético que permiten estudiar este fenómeno desde estadios muy tempranos del desarrollo de la planta y de una manera muy precisa. Entre ellas, el análisis de marcadores microsatélites, una técnica muy usada en genética forense para la identificación de los vínculos genéticos entre individuos, es muy apropiada por distintos motivos:

• Fácil manejo. Cualquier persona con unas pocas nociones en técnicas moleculares puede aplicarla, incluso se puede formar fácilmente a cualquier técnico.
• Es una técnica molecular barata una vez que están diseñados los marcadores.
• Es muy precisa, por lo que los resultados son totalmente reproducibles en cualquier laboratorio.
• Estos marcadores son fragmentos del genoma con tasas de mutación más elevadas, por lo que es fácil encontrar muchas variantes o alelos para cada marcador dentro de una misma especie. Esta característica que permite identificar inequívocamente a los individuos y a los progenitores en la descendencia. De aquí su utilidad en genética forense.
• Permite detectar las dos copias que incluye un individuo para cada marcador. La jara, como los humanos, tenemos toda la información genética duplicada (somos diploides), una copia es de herencia materna y otra de herencia paterna. Con esta técnica se pueden detectar ambas copias para cada marcador analizado, por este motivo también se usa en pruebas de paternidad. De esta manera podemos ver si ambas copias proceden de la misma especie de jara o no, es decir, si se trata de un individuo puro o híbrido.

Diseño de la herramienta de genética forense

No obstante, es una técnica que requiere un diseño específico del conjunto de marcadores microsatélites para cada especie o grupo de especies cercanas. A medida que los organismos están más alejados, existen menos probabilidades de que puedan compartir marcadores. A este conjunto de marcadores se le conoce como biblioteca de microsatélites y es lo que hemos desarrollado para la jara de Cartagena y la jara blanca, en la que incluimos un conjunto de 9 marcadores. La biblioteca se diseñó utilizando el individuo valenciano, y para probar su utilidad, fue necesario analizar una población sin problemas de hibridación, una hibridada y una de jara blanca. Ante la ausencia de una población natural sin sospechas de hibridación de C. heterophyllus subsp. carthaginensis se probó en una población marroquí de C. heterophyllus subsp. heterophyllus. La población natural de Murcia, de la que se sabe que sus individuos están hibridados en mayor o menor medida, sirvió como testigo de población hibridada. Por último, se tomó una población de jara blanca valenciana. Tras realizar el análisis se observó que estos marcadores diferenciaban claramente la población de Cistus heterophyllus y la población de Cistus albidus. Es decir, la herramienta servía para diferenciar las dos especies claramente, además, permitía identificar los individuos hibridógenos provenientes de la población murciana. En la figura 1 los individuos se agrupan según las características definidas por los marcadores microsatélites, se observa cómo en cada extremo se agrupan los individuos de cada especie y cómo los hibridados transitan todo el espacio entre ambas especies. El individuo valenciano si sitúa junto a la población marroquí, ya que se trata de subespecies muy próximas.

Una vez diseñada y testada la herramienta su aplicación está lista para aplicarla a los planes de conservación y restauración de las poblaciones naturales. Por un lado, los individuos que se producen en la naturaleza pueden ser analizados para controlar los de origen híbrido sobre el terreno. Por otro, las plantas que se producen para reforzar las poblaciones naturales también pueden ser testadas, aún en el vivero, para evitar llevar a la naturaleza individuos hibridógenos involuntariamente. En ambos casos, el análisis se puede llevar a cabo cuando la planta apenas ha desarrollado 3 o 4 hojas, de manera que se impide que esos híbridos lleguen a edad reproductiva y, además, se reducen costes en los viveros forestales.

Aplicación de la biblioteca: nuevas perspectivas de gestión

El primer estudio en el que se ha utilizado la biblioteca de microsatélites se desarrolló en una población de nueva creación en la Comunidad Valenciana. La finalidad de estas poblaciones introducidas es conseguir que la especie pueda perpetuarse por sí misma en el territorio a largo plazo, ya que cuando se descubrió la existencia de la especie en Valencia existía un único ejemplar. Como consecuencia, todos los individuos de estas poblaciones valencianas proceden de esa única planta, que inicialmente hizo las veces de madre y padre, y a partir de la cual se han originado numerosas generaciones. Esta situación hace que sea muy fácil seguir la trazabilidad genética de la descendencia para controlar la hibridación, ya que todas las variantes genéticas proceden de ese único individuo. Sin embargo, disponer de tan poca variabilidad genética en una población puede ser origen de diversos problemas que comprometan su supervivencia. Entre otros, el hecho de no disponer de suficiente diversidad de genotipos que puedan adaptarse a posibles cambios ambientales, por ejemplo, al cambio climático.

Para esta población existía un estudio previo sobre biología reproductiva, se sabía que eran plantas que producían pocas flores y frutos por lo que la supervivencia de la población a largo plazo por sí misma peligraba. Este es otro problema también consecuencia del elevado grado de consanguineidad de todos los individuos. Se conoce como depresión por endogamia, es decir, sus padres eran parientes, pero también sus abuelos y sus bisabuelos… tanto como que todos proceden de un único ejemplar. Este problema se conoce muy bien en la cría de animales con pedigrí donde las razas puras acaban desarrollando un cuadro de problemas específicos, pero también por las casas reales europeas durante los pasados siglos.

No obstante, llamaban la atención algunos individuos que eran especialmente productivos. Entre ellos, se encontraron tres ejemplares con variantes genéticas ajenas al individuo original, por tanto, sospechosos de proceder de una planta hibridada en segunda o tercera generación. Sin embargo, morfológicamente no podían diferenciarse del resto y no se había podido detectar ese carácter híbrido previamente. En la figura 2 se muestra un análisis en el que el color indica la proporción de variantes genéticas en los marcadores estudiados que pertenecen a cada especie. El color rosa marca las variantes de la jara de Cartagena y el verde de la jara blanca. Se puede observar cómo hay tres columnas que comparten ambos colores. Este sería un ejemplo de lo que se conoce como “vigor híbrido”, muy utilizado en agronomía, donde se cruzan líneas puras y se obtienen ejemplares más productivos que los parentales. Aquí, podemos interpretarlo como el último grito de la jara de Cartagena en territorio valenciano, que pide compañeras reproductivas para poder perpetuarse más allá del cerco genético al que está sometida.

Finalmente podemos ver cómo el estudio de la hibridación con esta herramienta no solo permite trabajar en el control de híbridos, sino que, en un contexto multidisciplinar en el que se suman datos de diversa índole, su funcionalidad llega mucho más lejos. Como consecuencia, las siguientes líneas de trabajo están encaminadas a la búsqueda de parejas adecuadas para nuestro ejemplar que permita reducir la endogamia en la población valenciana, proporcionando un enriquecimiento genético sin saltar la frontera de la hibridación. La clave de la supervivencia de la especie en este territorio ahora está en este giro en la estrategia de producción que le permita: una mayor eficiencia reproductiva en el medio natural, sin perder su identidad, y ganar cierto margen adaptativo ante cambios ambientales. Por tanto, se podría decir que esta nueva estrategia se basa en:

• Reducir la endogamia, para lo que se buscan individuos puros de jara de Cartagena en otras poblaciones. Los candidatos podrían encontrarse en Murcia o en la recientemente descubierta población del islote de Cabrera, junto a Mallorca en las Islas Baleares. Será necesario testar la pureza de los candidatos.
• Evitar la convivencia con jara blanca, ante la facilidad con que se produce el fenómeno de hibridación en el contexto valenciano.
• Evitar cruces con C. heterophyllus subsp. heterophyllus, a menos que fuera imposible encontrar individuos puros de C. heterophyllus subsp. carthaginensis.