LA INFORMACIÓN GENÉTICA MIGRA DE PLANTA A PLANTA.

3 de Febrero de 2012.

Científicos vegetales fueron confundidos por el hecho de que el ADN extraído de los cloroplastos de las plantas verdes a veces, mostraron las mayores similitudes en especies relacionadas que crecen en la misma zona. Ellos trataron de explicar este fenómeno, para lo cual acuñaron el término "captura de cloroplastos", con el supuesto de que de vez en cuando aquellas especies que normalmente se cruzan y son sexualmente incompatibles y produjo crías con una nueva combinación de genomas nuclear y de los cloroplastos.

Ahora, científicos del Instituto Max Planck de Fisiología Vegetal Molecular en Potsdam descubrieron que la transferencia de cloroplastos enteros, o al menos de sus genomas, puede ocurrir en las zonas de contacto entre plantas. Un cruce entre especies no es necesario. El nuevo genoma del cloroplasto , incluso puede ser transmitido a la siguiente generación y, por tanto, obtener una planta de características nuevas. Estos hallazgos son de gran importancia para la comprensión de la evolución, así como para el mejoramiento de nuevas variedades vegetales.

Un injerto natural entre un abedul (izquierda) y un roble (derecha). Especies sexualmente incompatibles pueden intercambiar genomas de cloroplastos en zonas injertadas. Foto por: MPI de Fisiología Vegetal Molecular.

Muchas plantas maderables, especialmente frutales y árboles de rosa, han sido deliberadamente dañados por los jardineros. Les cortan ramas o cortan abolladuras en la corteza con el fin de poner partes de otra planta en las ranuras. La razón detrás de tales medidas de jardinería es reproducir las variedades con un rendimiento particularmente alto. De acuerdo con las leyes de Mendel clásicas, sólo algunas partes de la progenie muestran los mismos rasgos que sus padres. El resto de la descendencia lo más probable es que sea menos valiosa. Al poner una rama de una variedad de manzana con éxito en una población nueva, el manzano deseado es fácil de clonar. Sin embargo, las uniones del injerto no siempre tiene que ser hechas por el hombre. Las plantas que simplemente crecen en los alrededores, cerca unas de otras pueden fusionarse.

En estas zonas de contacto antes mencionados, las llamamos transferencias horizontales de genes, la transferencia de genes sin reproducción sexual, puede ocurrir. Durante mucho tiempo, los científicos creyerón que tal transferencia de genes estaba restringida a los organismos procariotas, sin núcleos. Es universalmente aceptado que, por ejemplo, las bacterias pueden intercambiar genes que son cruciales para su supervivencia, como los que transmiten la resistencia a los antibióticos. En la actualidad cada vez se aprecia que este fenómeno es, de hecho, no limitado a dichos organismos. También se puede observar en la zona de contacto entre diferentes tejidos animales después de un trasplante de órganos o - como se muestra aquí - entre dos plantas fusionadas. En 2009, Ralph Bock y Sandra Stegemann descubrieron que la información genética almacenada en los cloroplastos verdes pueden ser transferidos a otra planta por medio de la transferencia horizontal de genes. Sus resultados fueron, en ese momento, exclusivamente en la transferencia de genes entre plantas de la misma especie.

En sus nuevos experimentos , ellos injertarón especies sexualmente incompatibles de tabaco, Nicotiana benthamiana, una especie herbácea, y Nicotiana glauca, un árbol de tabaco, en el cultivar de tabaco Nicotiana tabacum. Ellos dotaron los núcleos de las dos especies silvestres N. benthamiana y N. glauca con genes que codifican una resistencia a un antibiótico, así como la proteína amarilla fluorescente del tabaco cultivado, por otro lado, tenía cloroplastos que llevaban los genes que codifican una resistencia a otro antibiótico y una proteína fluorescente verde. Después de la exitosa fusión de las dos plantas de las zonas injertadas se extrajeron y se cultivaron en un medio de cultivo que contenía los dos antibióticos. Los antibióticos impiden la división celular y conducen a la muerte celular, y sólo las células que contengan ambos genes de resistencia pueden sobrevivir y proliferar. Debido a la naturaleza del experimento, tendría que ser células de N. benthamiana o N. glauca que adquirieron cloroplastos, o el genoma del cloroplasto, de N. tabacum. De hecho, las nuevas las plántulas surgieron de la mitad de las zonas injertadas extirpados y bajo el microscopio se podía ver el brillo característico color verde y amarillo.

"Los resultados de los análisis de ADN fueron especialmente interesantes", dice Sandra Stegemann, primer autor del artículo. "Hemos encontrado una versión completamente idéntica del genoma del cloroplasto de N. tabacum, en las otras dos especies." Cuando las mitocondrias, otro orgánulo de la célula con un genoma individual, se transfieren a través de barreras de las especies, el resultado es a menudo una mezcla de ADN del donante y del receptor. "Los nuevos cloroplastos habían mantenido su información genética completa y totalmente expulsados a los viejos. Ellos fueron heredados, incluso por la siguiente generación ", explica, además, Stegemann.

Ahora los científicos están tratando de encontrar la respuesta a la pregunta de cómo exactamente los cloroplastos abandonan sus hogares y buscan un nuevo lugar para vivir. ¿Ellos migran a través de los plasmodesmos, los estrechos túneles que conectan a las células vecinas de la planta? O ¿Las enzimas localmente eliminan la pared celular y permiten que pequeñas cantidades del citoplasma y orgánulos de la célula pasen de una célula a otra? "A partir de ahora, no sabemos cómo administran los cloroplastos para ir de una célula a otra", dice el líder del grupo, Ralph Bock. "Pero el punto decisivo es que sucede y el descubrimiento de este proceso ofrece una nueva explicación para importantes procesos evolutivos y abre nuevas posibilidades para los mejoradores de plantas". Después de todo, el ADN del cloroplasto contribuye vitalmente a la adecuación de la planta y puede proporcionar ventajas decisivas. 

Fuente:  Max-Planck-Gesellschaft.