Investigadores de dos universidades británicas analizaron una gran cantidad de datos genéticos antiguos y actuales de especies vegetales, para descubrir cómo las primeras plantas en la Tierra desarrollaron los mecanismos utilizados para controlar el agua y “respirar” en el planeta, hace más de 500 millones de años.
Un nuevo estudio genético realizado por científicos de la Universidad de Bristol y la Universidad de Essex, ambas en Reino Unido, ha permitido identificar una serie de mecanismos que utilizaron las plantas para desarrollarse y extenderse por toda la Tierra hace cientos de millones de años. La investigación tiene importantes implicaciones para comprender cómo han evolucionado los sistemas de transporte de agua de las plantas, además de aportar ideas sobre cómo lograrán adaptarse en el futuro, a partir de los cambios ambientales.
Los investigadores destacaron que el origen de las plantas terrestres y sus descendientes estuvo marcado por la evolución de adaptaciones claves para la vida en ambientes terrestres, como por ejemplo la aparición de las raíces, el tejido vascular y los estomas. Aunque estas innovaciones están caracterizadas al detalle, la evolución del conjunto de herramientas genéticas que subyacen a su desarrollo y función es poco conocida.
Diferentes estrategias evolutivas
Frente a esto, los científicos estudiaron datos genéticos antiguos y actuales de 532 especies vegetales, con el propósito de conocer el origen evolutivo y la diversificación de genes implicados en el desarrollo y regulación de las adaptaciones más importantes, las cuales permitieron que las plantas colonizaran nuestro planeta hace más de 500 millones de años.
Según una nota de prensa, en principio buscaron investigar el papel de genes nuevos y antiguos en el surgimiento de las adaptaciones. Posteriormente, el equipo de especialistas se centró en 218 genes que estaban relacionados directamente con las principales innovaciones en la evolución de las plantas terrestres, aquellas que les permitieron sobrevivir y adaptarse al clima de la Tierra en ese momento de su historia.
En esa instancia del nuevo estudio, publicado recientemente en la revista New Phytologist, descubrieron que algunos rasgos tempranos esenciales para las plantas terrestres, como por ejemplo los estomas, están relacionados con el origen de nuevos genes. Los estomas son poros que las plantas utilizan para “respirar”.
Por el contrario, otras innovaciones posteriores como las raíces, que emplean para captar agua y nutrientes del suelo, son producto del reciclado de genes antiguos, que surgieron en los ancestros de las plantas terrestres. Esto significa que diferentes partes de la anatomía de las plantas, involucradas en el transporte de agua, están vinculadas a distintos tipos de evolución de genes.
El pasado y el futuro de las plantas
En ese sentido, los científicos explicaron que históricamente no ha estado claro si las innovaciones evolutivas de las especies vegetales están impulsadas por la aparición de nuevos genes o por la reutilización de los antiguos. Los hallazgos de la nueva investigación muestran cómo las plantas han evolucionado en distintos momentos de su historia y cómo los diferentes modos de evolución genética, en concreto el origen de nuevos genes y el reciclaje de los más antiguos, contribuyeron al mismo tiempo para el surgimiento de importantes innovaciones, que permitieron la multiplicación y diversificación de las plantas por todo el planeta.
Además, los investigadores creen que al comprender cómo han evolucionado los sistemas de transporte de agua en las especies vegetales será posible entender los factores limitantes para el crecimiento de las plantas. Esto tiene una importancia particular para el desarrollo de cultivos y su resistencia a la sequía, pero además puede aportar pistas hacia el futuro: en un contexto de cambio climático, será vital saber cómo las plantas podrán adaptarse a las nuevas exigencias que marcará el ambiente terrestre.
Referencia
Water-related innovations in land plants evolved by different patterns of gene co-option and novelty. Alexander M. C. Bowles, Jordi Paps and Ulrike Bechtold. New Phytologist (2022). DOI:https://doi.org/10.1111/nph.17981
