Descifran el código genómico de las primeras plantas terrestres
Un equipo de 50 cientÃficos de 8 paÃses ha descifrado el código genómico de cuatro cepas de alga Zygnema, los parientes vivos más cercanos de las plantas terrestres, datada en 550 millones de años.
Sus hallazgos, publicados en Nature Genetics, arrojan luz sobre la capacidad de las plantas para adaptarse al medio ambiente y proporcionan una base rica para futuras investigaciones.
"Esta es una historia evolutiva", afirmó en un comunicado el biólogo computacional de la Universidad de Nebraska-Lincoln Yanbin Lin, que dirigió el estudio. "Responde a la pregunta fundamental de cómo evolucionaron las primeras plantas terrestres a partir de algas acuáticas de agua dulce".
Toda la vida vegetal actual en tierra surgió de un evento evolutivo único conocido como terrestrialización de plantas a partir de antiguas algas de agua dulce. Las primeras plantas terrestres, conocidas como embriofitas dentro del clado de las estreptofitas, surgieron en la tierra hace unos 550 millones de años y su llegada cambió fundamentalmente la superficie y la atmósfera del planeta.
Hicieron posible el resto de la vida terrestre, incluidos los humanos y los animales, al servir como base evolutiva para la flora y el alimento de la fauna del futuro.
Los investigadores trabajaron con cuatro cepas de algas del género Zygnema: dos de una colección de cultivos en Estados Unidos y dos de Alemania. Los cientÃficos combinaron una serie de técnicas de secuenciación de ADN de vanguardia para determinar las secuencias completas del genoma de estas algas.
Estos métodos permitieron a los cientÃficos generar genomas completos para estos organismos a nivel de cromosomas completos, algo que nunca antes se habÃa hecho con este grupo de algas. La comparación de los genomas con los de otras plantas y algas condujo al descubrimiento de excesos especÃficos de enzimas de la pared celular, genes de señalización y factores de respuesta ambiental.
Una caracterÃstica única de estas algas revelada por imágenes microscópicas (realizadas en la Universidad de Innsbruck en Austria, la Universität Hamburg en Alemania y el Centro de BiotecnologÃa de la UNL) es una capa gruesa y muy pegajosa de carbohidratos fuera de las paredes celulares, llamada capa de mucÃlago.
Xuehuan Feng, primer autor del artÃculo, desarrolló un método de extracción de ADN nuevo y eficaz para eliminar esta capa de mucÃlago para obtener ADN de alta pureza y alto peso molecular.
"Es fascinante que los componentes genéticos, cuyos orÃgenes son anteriores a las plantas terrestres en millones de años, se duplicaron y diversificaron en los ancestros de las plantas y las algas y, al hacerlo, permitieron la evolución de una maquinaria molecular más especializada", dijo Iker Irisarri de el Instituto Leibniz para el Análisis del Cambio de la Biodiversidad y co-primer autor del artÃculo.
El otro colÃder del equipo, Jan de Vries de la Universidad de Gotinga, dijo: "No sólo presentamos un recurso valioso y de alta calidad para toda la comunidad cientÃfica de plantas, que ahora puede explorar estos datos del genoma, sino que nuestros análisis descubrieron intrincados conexiones entre las respuestas ambientales."
Las cuatro algas multicelulares Zygnema pertenecen a la clase Zygnematophyceae, los parientes vivos más cercanos de las plantas terrestres; es una clase de algas de agua dulce y semiterrestres con más de 4.000 especies descritas.
Zygnematophyceae posee adaptaciones para resistir factores estresantes terrestres, como la desecación, la luz ultravioleta, la congelación y otros estreses abióticos. La clave para comprender estas adaptaciones son las secuencias del genoma. Antes de este artÃculo, las secuencias del genoma solo estaban disponibles para cuatro Zygnematophyceae unicelulares.
La colaboración de investigación internacional incluye alrededor de 50 investigadores de 20 instituciones de investigación en ocho paÃses: Estados Unidos, Alemania, Francia, Austria, Canadá, China, Israel y Singapur.
