{"id":39909,"date":"2018-08-29T07:19:47","date_gmt":"2018-08-29T05:19:47","guid":{"rendered":"https:\/\/espores.org\/es-investigacion\/de-como-las-plantas-comparten-genes-2\/"},"modified":"2021-11-15T07:16:29","modified_gmt":"2021-11-15T05:16:29","slug":"de-como-las-plantas-comparten-genes-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espores.org\/es\/es-investigacion\/de-como-las-plantas-comparten-genes-2\/","title":{"rendered":"De c\u00f3mo las plantas comparten genes"},"content":{"rendered":"

Resulta realmente interesante en biolog\u00eda evolutiva la posibilidad de que una planta pueda compartir su material gen\u00e9tico con otras plantas pertenecientes a especies diferentes o incluso con otros organismos. Este intercambio de material gen\u00e9tico, que media sin evento reproductivo alguno, es lo que llamamos Transferencia Horizontal o Lateral de Genes (THG). Un mecanismo que fue descrito en los a\u00f1os 50, de forma exclusiva en bacterias, pero que actualmente sabemos que afecta a todos los dominios biol\u00f3gicos independientemente de su complejidad celular (bacterias, arqueas y eucariotas).<\/p>\n

\"conjugacionTransferencia horizontal de genes en bacterias, a trav\u00e9s del proceso de conjugaci\u00f3n. El pl\u00e1smido pasa de bacteria donante (derecha) a la receptora (izquierda) a trav\u00e9s de un pili conjugativo \/ microBIO<\/a><\/span><\/p>\n

En nuestro caso concreto, es decir el mundo vegetal, podemos encontrar evidencias de este mecanismo de intercambio de material gen\u00e9tico y probablemente se encuentra muy condicionado a la distancia filogen\u00e9tica de las especies que lo protagonizan. La THG ha sido observada con mayor profusi\u00f3n en organismos procariotas (bacterias) que en organismos eucariotas multicelulares (plantas y animales) aunque pudo ser m\u00e1s com\u00fan al principio de la evoluci\u00f3n de los organismos eucariotas.<\/p>\n

Si bien actualmente podemos aceptar el papel de la THG en la evoluci\u00f3n de los organismos m\u00e1s sencillos, no existe una unanimidad en el papel desempe\u00f1ado para los organismos de mayor complejidad como las plantas. Pero aunque desconocemos muchos extremos de este mecanismo de intercambio de genes, todo apunta en abrazar esta sugerente posibilidad. La THG en plantas, al igual que en otros organismos, se asocia con novedades evolutivas r\u00e1pidas si las comparamos con las originadas por la variabilidad gen\u00e9tica de la mutaci\u00f3n. En definitiva, este mecanismo y la posible adquisici\u00f3n de genes funcionales por parte de las plantas podr\u00edan haber propiciado la ocupaci\u00f3n de nuevos nichos ecol\u00f3gicos o la explotaci\u00f3n eficaz de recursos anteriormente limitados.<\/p>\n

Plantas par\u00e1sitas que roban genes<\/h2>\n

Por los trabajos desarrollados sabemos que para que en una planta se produzca la incorporaci\u00f3n de nuevo material gen\u00e9tico (mediante THG) desde otra planta o un hongo se necesita de un contacto intenso es decir c\u00e9lula-c\u00e9lula. Este es el contacto que puede ocurrir cuando una planta parasita a otra planta o cuando un hongo coloniza una planta.<\/p>\n

\"main<\/span>Detalle del haustorio en una planta par\u00e1sita, Cassytha filiformis\u00a0\/ <\/em>Boobook48<\/a> \u00a0<\/span><\/p>\n

Por otra parte tambi\u00e9n este contacto de tejidos es el que se produce mediante los injertos entre plantas de diferentes especies. Debemos de contemplar la idea de que no todos los genes que son objeto de THG son funcionales, y este es el caso de la gran mayor\u00eda de eventos de THG (incluso pueden perderse o transformarse en aquellos genomas a los que alguna vez se integraron).<\/p>\n

La relaci\u00f3n par\u00e1sito-hospedador entre plantas es la piedra angular de la mayor parte de casos conocidos de THG en el mundo vegetal. En 2016 Claude dePamphilis, de la Universidad de Pensilvania, trabajando con plantas par\u00e1sitas de la familia Orobanchaceae (Triphysaria versicolor,<\/em> Striga hermonthica<\/em> y Phelipanche aegyptiaca<\/em>) demostr\u00f3 que estas plantas par\u00e1sitas pod\u00edan secuestrar varias docenas de genes de la planta hospedadora. Estos genes hallados en la planta par\u00e1sita eran funcionales para su nuevo propietario y estaban relacionados mayoritariamente con el funcionamiento \u00f3ptimo del haustorio. Vamos a recordar que el haustorio es una ra\u00edz modificada propia de plantas par\u00e1sitas cuya funci\u00f3n es penetrar en el tejido del hospedador con la finalidad de obtener recursos.<\/p>\n

\"descubreClaude dePamphilis, profesor de biolog\u00eda en Eberly College of Science de Penn State, muestra un ejemplar de planta par\u00e1sita en estudio, en un invernadero adyacente al Laboratorio Buckhout \/\u00a0Bill Zimmerman<\/a><\/span><\/p>\n

Por otra parte, los investigadores encontraron que parte de estos genes adquiridos por la especie par\u00e1sita estaban involucrados en los mecanismos de defensa vegetal. Es decir, la planta obten\u00eda genes que facilitaban el seguir siendo par\u00e1sita, as\u00ed como potenciar sus mecanismos de defensa. En este caso la planta hospedadora cede genes completos a la planta par\u00e1sita.<\/p>\n

Otro caso bien diferente, en tanto no implica una relaciona estrictamente par\u00e1sita, es el del arbusto Amborella trichopoda<\/em>, considerado el ancestro com\u00fan de todas la plantas con flores. Esta angiosperma tiene en su genoma mitocondrial material gen\u00e9tico procedente de algas verdes, musgos y otras angiospermas. En este caso la particularidad radica en que no son funcionales estos genes, pero que excepcionalmente aun as\u00ed se han conservado en la planta hasta nuestros d\u00edas y desconocemos la raz\u00f3n.<\/p>\n

La colonizaci\u00f3n del medio terrestre por las plantas<\/h2>\n

El musgo Physcomitrella patens<\/em>, una briofita muy primitiva y similar a las que conquistaron la tierra desde el medio acu\u00e1tico hace 450 millones de a\u00f1os, es utilizada actualmente como modelo en evoluci\u00f3n vegetal y revel\u00f3 como su genoma nuclear dispon\u00eda de varias familias de genes incorporados desde bacterias, virus u hongos a trav\u00e9s de THG.<\/p>\n

\"9f48384dPlacas petri en la incubadora con pl\u00e1ntulas de Physcomitrella patens \/ Wageningen, university & research<\/a>\u00a0<\/em>\u00a0<\/span><\/p>\n

Este origen tan variado en las fuentes de material gen\u00e9tico en plantas tan ancestrales, ha llevado a muchos autores a considerar el posible papel relevante de la THG en la colonizaci\u00f3n del medio terrestre por parte de las plantas. La evidencia experimental disponible muestra que este material gen\u00e9tico adquirido en la antig\u00fcedad aparece involucrado en actividades esenciales o espec\u00edficas de plantas, como la formaci\u00f3n de xilema, defensa qu\u00edmica, metabolismo del nitr\u00f3geno, bios\u00edntesis de almid\u00f3n o s\u00edntesis de hormonas. Algunos investigadores han especulado con la idea de que los genes que permiten la simbiosis entre plantas y hongos, pudieron ser adquiridos por transferencia horizontal de genes cuando las plantas no hab\u00edan dado aun el salto al medio terrestre.<\/p>\n

Los helechos que no se extinguieron<\/h2>\n

Nos detenemos en los helechos, consideradas las plantas m\u00e1s antiguas del planeta, y que han mostrado una capacidad adaptativa sorprendente. Aparecieron en el carbon\u00edfero y se diversificaron con la explosi\u00f3n de angiospermas, raro esto, ya que la frondosidad de las nuevas angiospermas limitaba la llegada de luz a estos primitivos helechos que viv\u00edan muy pr\u00f3ximos al suelo, raz\u00f3n suficiente que pudiera haberlas llevado a la extinci\u00f3n.<\/p>\n

\"helecho01<\/p>\n

Nos preguntamos entonces \u00bfqu\u00e9 ocurri\u00f3 para que los helechos no se extinguieran? Seg\u00fan los investigadores la THG jug\u00f3 un importante papel. Aquellos helechos que compet\u00edan por la luz con las reci\u00e9n llegadas angiospermas tomaron prestado mediante THG un gen del musgo Anthoceros punctatus<\/em>, con el que compart\u00edan h\u00e1bitat. Este gen (neocromo) codificaba una prote\u00edna capaz de optimizar la poca luz que les llegaba bajo el dosel de las reci\u00e9n llegadas angiospermas.<\/p>\n

Comprendemos as\u00ed el valor adaptativo que supuso la adquisici\u00f3n de este gen y su radical impacto evolutivo, de manera que no se extinguieron los helechos primitivos sino todo lo contrario, ya que consiguieron diversificarse como nunca antes lo hab\u00edan hecho colonizando nuevos ambientes hasta hoy.<\/p>\n

C\u00f3mo lo hacen las plantas para adquirir genes mediante THG<\/h2>\n

En principio, todo apunta a que es necesario un contacto intenso entre tejidos vegetales que permita una exposici\u00f3n c\u00e9lula-c\u00e9lula. Este escenario de contacto se encuentra presente en la relaci\u00f3n par\u00e1sito-hospedador que algunas plantas establecen entre ellas, as\u00ed como durante el desarrollo de injertos y en la colonizaci\u00f3n de ep\u00edfitas sobre plantas que por lesi\u00f3n exponen un tejido.<\/p>\n

\"csmTrozo de tallo sin corteza de Dalea cuatrecasasii infectado por la planta par\u00e1sita Pilostyles boyacensis<\/em>. El entramado de hebras blancas es la parte vegetativa de la par\u00e1sita, que est\u00e1 en proceso de floraci\u00f3n \u00a0\/ Angie Daniela Gonz\u00e1lez<\/a>\u00a0<\/span><\/p>\n

En estos casos concretos los investigadores han propuesto que los veh\u00edculos \u00faltimos de THG entre plantas, podr\u00edan estar mediados por mitocondrias y cloroplastos (org\u00e1nulos presentes en la c\u00e9lula vegetal) pero incluso tambi\u00e9n por el mismo n\u00facleo de la c\u00e9lula vegetal. En definitiva, cloroplastos, mitocondrias y n\u00facleo celular, as\u00ed como el material gen\u00e9tico que contienen, ser\u00edan capaces de viajar de una c\u00e9lula a otra entre plantas de diferentes especies. En el caso de mitocondrias, el m\u00e1s estudiado, s\u00ed hay trabajos que confirman que la transferencia horizontal de genes entre diferentes especies de plantas puede acabar provocando la adquisici\u00f3n de un nuevo gen, mediada por el intercambio de mitocondrias y su material gen\u00e9tico.<\/p>\n

Debemos recordar que las mitocondrias de c\u00e9lulas vegetales tiene la capacidad de fusionarse entre ellas y que a mayor proximidad filogen\u00e9tica entre las especies ser\u00e1 m\u00e1s probable que esta fusi\u00f3n ocurra. Esta ser\u00eda una buena explicaci\u00f3n de porqu\u00e9 Amborella<\/em>, solo tiene material gen\u00e9tico for\u00e1neo en sus mitocondrias de organismos verdes y pr\u00f3ximos evolutivamente. Por otra parte, investigadores del Instituto Max Planck (2009) trabajando con tres especies diferentes de plantas (Nicotiana benthamiana<\/em>, Nicotiana glauca<\/em> y Nicotiana tabacum<\/em>) demostraron que existe un intercambio de cloroplastos y de su material gen\u00e9tico entre diferentes especies mediante el injerto. Las nuevas adquisiciones gen\u00e9ticas encontradas eran tambi\u00e9n trasmisibles a sus descendientes.<\/p>\n

\"graftedPlantas injertadas en un invernadero de investigaci\u00f3n<\/span><\/p>\n

A estas ideas debemos sumar el hecho de que se ha encontrado material gen\u00e9tico de origen cloropl\u00e1stico o mitocondrial en el genoma nuclear, material gen\u00e9tico que previamente hab\u00eda sido compartido mediante THG. Es decir, que tambi\u00e9n puede existir una cesi\u00f3n en escal\u00f3n de genes desde org\u00e1nulos (cloroplastos y mitocondrias) al mismo n\u00facleo celular. En el a\u00f1o 2005 qued\u00f3 recogida la primera evidencia clara que confirmaba que pod\u00eda existir transferencia horizontal de genes de origen nuclear en plantas de diferentes especies (Setariay). Algunos autores han apuntado que la funcionalidad o no de los genes adquiridos por THG en plantas podr\u00eda estar relacionada con el tipo molecular que mediara bien ARN o ADN (en este sentido no hay suficientes datos).<\/p>\n

S\u00ed debemos considerar, despu\u00e9s de apuntar estas ideas, que la THG mediada por mitocondrias es m\u00e1s frecuente que la mediada por cloroplastos o n\u00facleos celulares. La mayor\u00eda de este material gen\u00e9tico suele ser no funcional, pero no siempre es as\u00ed. Por otra parte los trabajos desarrollados con una par\u00e1sita del g\u00e9nero\u00a0Cuscuta<\/em> y una especie de\u00a0Plantago<\/em> evidencian que se puede producir en un solo evento de THG la adquisici\u00f3n de m\u00e1s de un gen (en este caso mitrocondrial).<\/p>\n

Para finalizar a\u00f1adir que, hasta donde saben los investigadores, de este movimiento de material gen\u00e9tico no se derivan fenotipos novedosos o especies nuevas. Pero cada vez hay mayor evidencia de la importancia de la transferencia horizontal de genes en la teor\u00eda de la evoluci\u00f3n y son muchas las preguntas que quedan por responder, y en especial aquellas relacionadas con los organismos de mayor complejidad como son las plantas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Resulta realmente interesante en biolog\u00eda evolutiva la posibilidad de que una planta pueda compartir su material gen\u00e9tico con otras plantas pertenecientes a especies diferentes o incluso con otros organismos. Este intercambio de material gen\u00e9tico, que media sin evento reproductivo alguno, es lo que llamamos Transferencia Horizontal o Lateral de Genes (THG). 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