ECOLOGÍA Y ENERGÍA

El acaparamiento de genes en los arbustos confunde a los biólogos – Noticias-Hoy

Un antiguo arbusto que crece en una sola isla del mundo ha devorado inexplicablemente el ADN de seis genomas mitocondriales, confundiendo a los científicos y quizás revelando el ADN «basura» responsable del abultado genoma humano.

Por razones que los científicos sólo pueden adivinar, Amborella ingirió el genoma mitocondrial completo de una especie de musgo y tres especies de algas verdes, junto con cientos de genes diversos de otra especie de algas y un número desconocido de plantas con flores. Estos tesoros son órdenes de magnitud mayores que los encontrados anteriormente en cualquier otra planta. «El número de genes nativos no está correlacionado con el número de genes extraños», dijo Jeffrey Palmer, biólogo de la Universidad de Indiana en Bloomington y autor correspondiente de un artículo que informaba sobre los resultados en la revista Science en diciembre pasado. El número era de seis a uno. «Nunca antes había visto algo así. Así que fue un completo shock».

Dan Sloan, profesor asistente de biología en CSU que estudia la evolución del ADN mitocondrial y no participó en el estudio, dijo que los resultados le parecieron interesantes. «Se suma a un conjunto completamente nuevo de cosas sorprendentes y francamente extrañas sobre los genomas mitocondriales de las plantas», dijo.

Las mitocondrias, los orgánulos que convierten los alimentos en energía que las células pueden utilizar, son el resultado de células antiguas que fagocitaron bacterias y eventualmente evolucionaron hacia grandes formas de vida multicelulares. Las mitocondrias aún conservan evidencia de sus vidas anteriormente independientes, incluido su propio ADN.

La amborella es un arbusto de hoja perenne con pequeñas flores blancas que crece únicamente en Grande Terre, una isla de Nueva Caledonia, un archipiélago del Pacífico administrado por Francia a más de 1.125 kilómetros al este de Australia. Hace unos 200 millones de años, Amborella se separó de otras plantas con flores y puede ser la primera planta con flores que sigue viva en la actualidad. Esto lo convierte en un organismo importante para estudiar el «abominable misterio» de Darwin: la repentina evolución de las plantas con flores.

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Para el estudio, los científicos secuenciaron el genoma mitocondrial de Amborella y buscaron todos los genes que pudieron encontrar. Descubrieron que el genoma casi completo de las mitocondrias del musgo estaba dividido en cuatro partes repartidas por todo el genoma. El genoma mitocondrial de Amborella también contenía restos de genomas completos de tres especies diferentes de algas verdes que se sabe que forman líquenes, así como una pequeña cantidad de ADN de al menos un donante de algas. También había alrededor de dos conjuntos adicionales de genes mitocondriales que parecían provenir de plantas con flores parásitas. La colección masiva incrementó el genoma mitocondrial de Amborella al tamaño de un genoma bacteriano de vida libre.

Sin embargo, casi todos estos genes no parecen funcionar. Todo ha estado ahí durante mucho, mucho tiempo. A juzgar por las mutaciones acumuladas, esta transferencia parece haber ocurrido hace decenas de millones de años. «Amborella es como un museo lleno de ADN antiguo en descomposición», dijo Palmer.

Antes del descubrimiento de Amborella, la planta que se sabía que almacenaba la mayor cantidad de genes mitocondriales extraños era Rafflesia, una planta parásita que produce «flores de cadáveres» de colores brillantes y notorias, llamadas así por su olor a podrido. (También resulta ser la flor más grande del mundo.) Pero Rafflesia contiene de 10 a 20 genes de otras plantas con flores dispersas; sin embargo, en comparación con la colección de Amborella de 197 genes exógenos y cuatro genomas exógenos casi completos, está lejos de serlo.

¿Cómo puede suceder esto? La Amborella a menudo está cubierta de musgos, líquenes y plantas parásitas, y la planta a menudo parece dañada por ramas caídas o animales. La lesión destruye las células, permitiendo que se mezclen los contenidos celulares de las dos especies diferentes. En todas las plantas, animales y hongos, Las mitocondrias a veces se fusionan entre sí, lo que ayuda a corregir cualquier mutación que pueda haber surgido al permitir que la copia normal se transfiera a las mitocondrias mutadas. Palmer y sus colegas proponen que cuando la amborella y sus epífitas (plantas que crecen sobre otras plantas) se lesionan simultáneamente, las mitocondrias de los musgos, las algas derivadas de líquenes y las plantas con flores parásitas se asocian con el contenido del compuesto de células de amborella y eventualmente sanan. Debido a que todas las plantas (según la evidencia de Amborella, las algas verdes) emplean el mismo método de fusión mitocondrial, las mitocondrias de estas especies no relacionadas se fusionan con las de Amborella e intercambian ADN.

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Amborella responde al daño produciendo «chupones» o brotes que pueden contener células con ADN extraño. Dado que, en teoría, la mayoría de las células vegetales pueden convertirse en células madre, estas células se han incorporado efectivamente a nuevas líneas germinales o nuevas plantas individuales. Este proceso es imposible en los animales porque secuestran las células germinales (óvulos y espermatozoides) en los ovarios o testículos inaccesibles y no permiten que otros tejidos se reproduzcan.

Pero ¿por qué Amberella es tan acaparadora? Aún no hay consenso, pero probablemente no sea inusual que la planta recolecte tanto ADN extraño. En cambio, puede ser relativamente defectuoso en la limpieza del genoma mitocondrial. Si ese es el caso, Amborella parece estar perfectamente bien incluso con el exceso de equipaje subcelular. Esto podría interpretarse como evidencia de que el ADN adicional es una fuerza neutral en la evolución, lo que respaldaría la ortodoxia de larga data, que fue cuestionada por una investigación reciente del consorcio ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), de que la gran mayoría de los elementos no genéticos La codificación del ADN de nuestro propio genoma también es «basura», no sirve para nada y tiene poco valor.

Mientras Palmer piensa que la herencia única de plantas con flores de Amborella es sólo una coincidencia en esta historia, Sloan sugiere que su estabilidad genética durante los 200 millones de años desde que se separó de otras plantas con flores puede tener algo que ver con su reticencia a limpiar el armario mitocondrial. involucrado. . «Tal vez Amborella no sea tan diferente», dijo Sloan. «Tal vez esto sucede con frecuencia: insertar estos grandes genomas en las mitocondrias de las plantas. Pero debido a que es más estable evolutivamente, podemos observarlo mejor y no deshace esas inserciones tan rápidamente».

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