“Supergenes” juegan papel importante en evolución

Londres.- Grandes bloques de “supergenes” heredados juntos pueden desempeñar un papel más importante en la adaptación evolutiva que se pensaba hasta ahora, según un nuevo estudio de Universidad de Columbia que publicó la revista “Nature”.

Los biólogos identificaron 37 de estos llamados “supergenes” en las poblaciones de girasol silvestre, y descubrieron que gobiernan la transferencia modular de una amplia gama de rasgos importantes para la adaptación a los hábitats locales. Estos incluyen el tamaño de la semilla, el momento de la floración, así como la capacidad de resistir el estrés ambiental, como la sequía o la disponibilidad limitada de nutrientes, entre muchos otros.

"Nos sorprendió bastante -dijo el genetista Marco Todesco, de la Universidad de Columbia Británica (UBC)-. Los casos en los que los supergenes individuales controlaban rasgos adaptativos se habían informado antes, pero no estaba claro si eran la regla o solo un pequeño número de excepciones extrañas. Lo que descubrió es que los supergenes tienen un papel dominante en la adaptación, y pueden ser verdaderamente masivo".

El más grande de los supergenes identificados en el estudio está compuesto por más de 100 millones de pares de bases (más grandes que muchos cromosomas humanos) y 1.819 genes.

El estudio podría ayudar a resolver una pregunta que la teoría de la selección natural de Darwin no ha respondido, a saber, cómo las poblaciones de organismos que viven juntas y se aparean entre sí aún pueden adaptar rasgos únicos y divergir en especies separadas.

"Inicialmente, los biólogos evolucionistas creían que era necesario el aislamiento geográfico entre las poblaciones para diferenciarse en razas ecológicas o especies separadas -sostuvo Loren Bieseberg, bióloga evolutiva de la UBC-. Pero investigaciones recientes muestran que las poblaciones que existen una al lado de la otra pueden diferenciar, y lo hacen".

"Los rasgos que gobiernan tal diferenciación a menudo parecen heredarse juntos como supergenes a pesar del intercambio genético con poblaciones no adaptadas que están cerca -prosiguió-. En muchos casos, las plantas pueden adaptarse a un nuevo entorno al tomar prestado un supergen o dos de una especie relacionada eso ya está adaptado".

Los ejemplos de hábitats en los que los supergenes desempeñaron un papel importante en la adaptación de las especies de girasol incluyen la llanura costera de Texas, las dunas de arena y las islas de barrera costeras del Golfo de México.

En el último caso, un supergen de 30 millones de pares de bases controla una diferencia en el tiempo de floración de más de dos meses y medio entre los girasoles adaptados a las islas de barrera de Texas y las llanuras costeras. La versión de floración temprana del supergen que se encuentra en las poblaciones de la isla barrera vino originalmente del girasol común.

En algunos casos, las especies donantes para el supergen podrían estar extintas. "Lo que creemos que podría haber sucedido es que una especie llega a un nuevo hábitat, 'roba' supergenes adaptativos de una especie relacionada local y luego reemplaza esa especie -apuntó Todesco-. Podríamos llamar a esto un 'supergen fantasma', la contribución persistente de una especie que ya no existe".

Debido a su diversidad y capacidad para adaptarse también a hábitats inhóspitos, los girasoles silvestres se han convertido en un sistema modelo para estudios evolutivos.

"Genome BC ha estado invirtiendo en este trabajo desde 2009 -explicó Lisey Mascarenhas, directora del Sector, Recursos Agroalimentarios y Naturales en Genome BC-. Una convergencia de visión, inversiones estratégicas y liderazgo científico ha ayudado a impulsar innovaciones en la investigación de genómica del girasol que tendrán implicaciones significativas para la seguridad alimentaria y continuarán atrayendo inversiones globales a BC".

Los investigadores secuenciaron los genomas de más de 1.500 plantas de tres especies de girasol silvestre: el girasol común (“Helianthus annuus”), el girasol de la pradera (“Helianthus petiolaris”) y el girasol de hoja plateada (“Helianthus argophyllus”).

Luego analizaron las asociaciones entre variantes genéticas y más de 80 rasgos que monitorearon durante el crecimiento de las plantas, así como con el suelo y el clima de sus poblaciones de origen. El resultado es la demostración más grande y completa hasta la fecha de que las variantes estructurales (reordenamientos de la estructura cromosómica que son en gran parte responsables de crear los supergenes en primer lugar) juegan un papel fundamental y generalizado en la adaptación.

Además de los supergenes, el estudio también identificó numerosos genes independientes que parecen conferir resistencia al estrés ambiental que enfrentan los girasoles salvajes, incluida la sequía, el calor y el bajo estrés nutricional.

Estos genes independientes serán invaluables para los obtentores de girasol a medida que desarrollen cultivares que puedan tolerar las condiciones de crecimiento más extremas predichas bajo el cambio climático futuro. Desde el punto de vista agrícola, ofrecen más flexibilidad que los supergenes.

"Debido a que funcionan como un paquete, la introducción de un supergen en un girasol cultivado significaría transferir los rasgos beneficiosos y perjudiciales asociados con él -explicó Todesco-. Si bien los supergenes contienen varios genes que podrían ser beneficiosos en un entorno agrícola, también contienen cientos de otros genes, algunos de los cuales podrían no ser tan beneficiosos en un cultivo. Por ejemplo, reduciendo el rendimiento o modificando el contenido de aceite de las semillas". (Europa Press)