De la genètica forense al first dates botànic

Una de les amenaces més apressants de l’Estepa de Cartagena en territori valencià és el risc d’hibridació amb l’Estepa blanca. Els microsatèl·lits són marcadors moleculars que detecten de manera precisa l’origen dels progenitors. Estudiant una de les poblacions introduïdes a València produïda a partir de l’únic individu natural trobem la clau per a la seua supervivència.

Molt s’ha escrit en aquesta revista sobre l’Estepa de Cartagena (Cistus heterophyllus subsp. carthaginensis (Pau) M.B. Crespo & Mateo): sobre els seus pol·linitzadors, la dormició de les seues llavors, projectes de didàctica en col·legis i projectes d’investigació duts a terme en el propi Jardí Botànic de la Universitat de València. Es tracta de la planta més amenaçada del territori valencià i l’única espècie vegetal declara en Situació Crítica pel Ministeri per a la Transició Ecològica i el Repte Demogràfic (Ordre TEC/1078/2018, de 28 de setembre), per aquest motiu no és d’estranyar aquest interés per part de la comunitat botànica valenciana. Aquest article ve a continuar tota aquesta sèrie de publicacions que són el reflex d’aquesta justificada preocupació.

La hibridació com a amenaça

En aquest cas, posarem el focus sobre una de les amenaces més preocupants de l’espècie en les poblacions del sud-est ibèric: la hibridació amb l’Estepa blanca (Cistus albidus L.), que és una espècie germana molt més abundant. Aquest fenomen és més freqüent entre espècies de plantes que d’animals i és particularment perillós quan el nombre d’exemplars de les espècies que participen en el creuament és molt desigual, com ocorre en el cas que ens ocupa. El risc resideix en la possibilitat que l’organisme que apareix de manera menys freqüent desaparega després de generacions de successius encreuaments entre ambdues. En estar en un número tan desproporcionat, la descendència s’aniria configurant com a híbrids de diferent grau i individus purs de l’espècie majoritària, quedant molt pocs de la minoritària fins a desaparéixer. És el que es coneix com a inundació genètica, on els genotips (conjunt de gens d’un individu) rars són reemplaçats per genotips híbrids. La conseqüència del procés és que de l’espècie rara només quedarien alguns trets dispersos en individus de l’espècie comuna. En eixe punt, podríem donar per extinta a l’espècie rara.

Marcadors de parentiu

Per a detectar la hibridació entre totes dues estepes existeixen diferents mètodes. El més senzill és esperar que la planta haja crescut prou per a observar caràcters morfològics intermedis, per exemple, la grandària i el to del color verd de les fulles. Aquesta tècnica requereix de l’existència d’un ull expert que siga capaç de reconéixer els híbrids, fins i tot de diferent grau, de manera inequívoca. La qual cosa no deixa de tindre un cert risc perquè, a vegades, les característiques de l’individu hibridogen són pràcticament imperceptibles per a l’ull humà. No obstant això, hui existeixen eines d’anàlisi genètica que permeten estudiar aquest fenomen des d’estadis molt primerencs del desenvolupament de la planta i d’una manera molt precisa. Entre elles, l’anàlisi de marcadors microsatèl·lits, una tècnica molt usada en genètica forense per a la identificació dels vincles genètics entre individus, és molt apropiada per diferents motius:

• Fàcil maneig. Qualsevol persona amb unes poques nocions en tècniques moleculars pot aplicar-la, fins i tot es pot formar fàcilment a qualsevol tècnic.
• És una tècnica molecular barata una vegada que estan dissenyats els marcadors.
• És molt precisa, per la qual cosa els resultats són totalment reproduïbles en qualsevol laboratori.
• Aquests marcadors són fragments del genoma amb taxes de mutació més elevades, per la qual cosa és fàcil trobar moltes variants o al·lels per a cada marcador dins d’una mateixa espècie. Aquesta característica que permet identificar inequívocament als individus i als progenitors en la descendència. D’ací la seua utilitat en genètica forense.
• Permet detectar les dues còpies que inclou un individu per a cada marcador. L’estepa, com els humans, tenim tota la informació genètica duplicada (som diploides), una còpia és d’herència materna i una altra d’herència paterna. Amb aquesta tècnica es poden detectar totes dues còpies per a cada marcador analitzat, per aquest motiu també s’usa en proves de paternitat. D’aquesta manera podem veure si totes dues còpies procedeixen de la mateixa espècie d’estepa o no, és a dir, si es tracta d’un individu pur o híbrid.

Disseny de l’eina de genètica forense

No obstant això, és una tècnica que requereix un disseny específic del conjunt de marcadors microsatèl·lits per a cada espècie o grup d’espècies pròximes. A mesura que els organismes estan més allunyats, existeixen menys probabilitats que puguen compartir marcadors. A aquest conjunt de marcadors se’l coneix com a biblioteca de microsatèl·lits i és el que hem desenvolupat per a l’estepa de Cartagena i l’etepa blanca, en la qual incloem un conjunt de 9 marcadors. La biblioteca es va dissenyar utilitzant l’individu valencià, i per a provar la seua utilitat, va ser necessari analitzar una població sense problemes d’hibridació, una hibridada i una d’estepa blanca. Davant l’absència d’una població natural sense sospites d’hibridació de C. heterophyllus subsp. carthaginensis es va provar en una població marroquina de C. heterophyllus subsp. heterophyllus. La població natural de Múrcia, de la qual se sap que els seus individus estan hibridats en major o menor mesura, va servir com a testimoni de població hibridada. Finalment, es va prendre una població d’estepa blanca valenciana. Després de realitzar l’anàlisi es va observar que aquests marcadors diferenciaven clarament la població de Cistus heterophyllus i la població de Cistus albidus. És a dir, l’eina servia per a diferenciar les dues espècies clarament, a més, permetia identificar els individus hibridògens provinents de la població murciana. En la figura 1 els individus s’agrupen segons les característiques definides pels marcadors microsatèl·lits, s’observa com en cada extrem s’agrupen els individus de cada espècie i com els hibridats transiten tot l’espai entre totes dues espècies. L’individu valencià se situa al costat de la població marroquina, ja que es tracta de subespècies molt pròximes.

Una vegada dissenyada i testada l’eina la seua aplicació està llesta per a aplicar-la als plans de conservació i restauració de les poblacions naturals. D’una banda, els individus que es produeixen en la naturalesa poden ser analitzats per a controlar els d’origen híbrid sobre el terreny. Per un altre, les plantes que es produeixen per a reforçar les poblacions naturals també poden ser testades, encara en el viver, per a evitar portar a la naturalesa individus hibridògens involuntàriament. En tots dos casos, l’anàlisi es pot dur a terme quan la planta a penes ha desenvolupat 3 o 4 fulles, de manera que s’impedeix que eixos híbrids arriben a edat reproductiva i, a més, es redueixen costos en els vivers forestals.

Aplicació de la biblioteca: noves perspectives de gestió

El primer estudi en el qual s’ha utilitzat la biblioteca de microsatèl·lits es va desenvolupar en una població de nova creació a la Comunitat Valenciana. La finalitat d’aquestes poblacions introduïdes és aconseguir que l’espècie puga perpetuar-se per si mateixa en el territori a llarg termini, ja que quan es va descobrir l’existència de l’espècie a València existia un únic exemplar. Com a conseqüència, tots els individus d’aquestes poblacions valencianes procedeixen d’eixa única planta, que inicialment va fer les vegades de mare i pare, i a partir de la qual s’han originat nombroses generacions. Aquesta situació fa que siga molt fàcil seguir la traçabilitat genètica de la descendència per a controlar la hibridació, ja que totes les variants genètiques procedeixen d’eixe únic individu. No obstant això, disposar de tan poca variabilitat genètica en una població pot ser origen de diversos problemes que comprometen la seua supervivència. Entre altres, el fet de no disposar de suficient diversitat de genotips que puguen adaptar-se a possibles canvis ambientals, per exemple, al canvi climàtic.

Per a aquesta població existia un estudi previ sobre biologia reproductiva, se sabia que eren plantes que produïen poques flors i fruits pel que la supervivència de la població a llarg termini per si mateixa perillava. Aquest és un altre problema també conseqüència de l’elevat grau de consanguinitat de tots els individus. Es coneix com a depressió per endogàmia, és a dir, els seus pares eren parents, però també els seus avis i els seus besavis… tant com que tots procedeixen d’un únic exemplar. Aquest problema es coneix molt bé en la cria d’animals amb pedigrí on les races pures acaben desenvolupant un quadre de problemes específics, però també per les cases reials europees durant els passats segles.

No obstant això, cridaven l’atenció alguns individus que eren especialment productius. Entre ells, es van trobar tres exemplars amb variants genètiques alienes a l’individu original, per tant, sospitosos de conducta d’una planta hibridada en segona o tercera generació. No obstant això, morfològicament no podien diferenciar-se de la resta i no s’havia pogut detectar eixe caràcter híbrid prèviament. En la figura 2 es mostra una anàlisi en el qual el color indica la proporció de variants genètiques en els marcadors estudiats que pertanyen a cada espècie. El color rosa marca les variants de l’estepa de Cartagena i el verd de l’estepa blanca. Es pot observar com hi ha tres columnes que comparteixen tots dos colors. Aquest seria un exemple del que es coneix com a “vigor híbrid”, molt utilitzat en agronomia, on es travessen línies pures i s’obtenen exemplars més productius que els parentals. Ací, podem interpretar-ho com l’últim crit de l’estepa de Cartagena en territori valencià, que demana companyes reproductives per a poder perpetuar-se més enllà del cèrcol genètic al qual està sotmesa.

Finalment podem veure com l’estudi de la hibridació amb aquesta eina no sols permet treballar en el control d’híbrids, sinó que, en un context multidisciplinari en el qual se sumisquen dades de diversa índole, la seua funcionalitat arriba molt més lluny. Com a conseqüència, les següents línies de treball estan encaminades a la cerca de parelles adequades per al nostre exemplar que permeta reduir l’endogàmia en la població valenciana, proporcionant un enriquiment genètic sense saltar la frontera de la hibridació. La clau de la supervivència de l’espècie en aquest territori ara està en aquest gir en l’estratègia de producció que li permeta: una major eficiència reproductiva en el medi natural, sense perdre la seua identitat, i guanyar un cert marge adaptatiu davant canvis ambientals. Per tant, es podria dir que aquesta nova estratègia es basa en:

• Reduir l’endogàmia, per al que es busquen individus purs d’estepa de Cartagena en altres poblacions. Els candidats podrien trobar-se a Múrcia o en la recentment descoberta població de l’illot de Cabrera, al costat de Mallorca a les illes Balears. Serà necessari testar la puresa dels candidats.
• Evitar la convivència amb estepa blanca, davant la facilitat amb què es produeix el fenomen d’hibridació en el context valencià.
• Evitar creuaments amb C. heterophyllus subsp. heterophyllus, llevat que fora impossible trobar individus purs de C. heterophyllus subsp. carthaginensis.