CIENCIA

Los genes de microbios acuáticos permitieron a las plantas colonizar la tierra

China 4/03/2022 | Un estudio de investigadores chinos identifica 600 familias de genes de bacterias, hongos y virus en plantas terrestres

Las bacterias, hongos y virus del medio acuático usaron las algas verdes hace cientos de millones de años para transferir hasta 600 familias de genes que después pasaron al genoma de las plantas terrestres permitiendo así el paso de la vida vegetal del agua a la tierra.

El proceso por el cual se describe el movimiento de materiales genéticos entre organismos de especies diferentes se denomina “transferencia horizontal de genes” y sirve para explicar, entre otras cosas, la rápida propagación de la resistencia a los antibióticos en estos microorganismos unicelulares. En el caso de los eucariotas multicelulares complejos, como las plantas o los animales, este mecanismo es más difícil de explicar.

Así lo refleja un estudio publicado en la revista científica Molecular Plant en el que ha participado investigador Jinling Huang, biólogo de la Universidad de Carolina del Este, en Estados Unidos y que “cambia la visión convencional sobre la evolución de las plantas terrestres”, según señala.

Para investigar el papel de la transferencia horizontal de genes 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: musgos, helechos, árboles y carófitos, un grupo de algas verdes relacionadas con las plantas terrestres modernas. De esta manera fue como 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, específicamente desde microbios como bacterias y hongos.

Además, el equipo identificó dos importantes episodios de transferencia horizontal 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 la transferencia horizontal desempeña un papel importante en la evolución de las plantas terrestres”. En comparación con las mutaciones derivadas de la transferencia vertical de genes, la transferencia 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 modo de curiosidad, explica el investigador, la sustancia de la cebolla que hace llorar está producida por un gen de una bacteria.

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