Estudio revela secreto genético de la planta "inmortal"
4 de agosto de 2021
En el desierto del Namib las condiciones son más que extremas. No obstante, en él vive una planta "inmortal": la Welwitschia. Su estudio podría ayudarnos a criar cultivos más resistentes y menos sedientos.
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En el desierto del Namib, que se extiende desde la costa de Namibia occidental hasta la costa de Angola y la República de Sudáfrica, las condiciones son extremas y la vida lucha para poder adaptarse. No obstante, en este desierto, que en algunos lugares recibe menos de 5 centímetros de precipitaciones anuales, vive una planta "inmortal": la Welwitschia mirabilis.
Algunos representantes de la especie, que solo se encuentran en el sur de África, tienen entre 1.000 y 2.000 años, una edad considerablemente impresionante. Pero habría otros más longevos: se calcula que algunas de las Welwitschia más grandes tienen más de 3.000 años de antigüedad, con dos hojas que han crecido constantemente desde el comienzo de la Edad de Hierro.
"La mayoría de las plantas desarrollan una hoja y ya está", explica Andrew Leitch a The New York Times, genetista de plantas de la Universidad Queen Mary de Londres. "Esta planta puede vivir miles de años y nunca deja de crecer. Cuando deja de crecer, está muerta", agrega.
Desde su descubrimiento, en 1860, cuando el botánico austriaco Friedrich Welwitsch documentó por primera vez su existencia, la Welwitschia ha intrigado a los biólogos, incluido Charles Darwin, en busca del secreto de su longevidad.
"Hace unos 86 millones de años, como resultado de un error en la división celular, todo el genoma de la Welwitschia se duplicó, coincidiendo con un periodo de mayor aridez en la región", explica a The New York Times Tao Wan, botánico del Jardín Botánico Fairy Lake de Shenzhen (China), autor principal del estudio.
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Según el investigador, el "estrés extremo" suele estar asociado a la duplicación del genoma. Los genes duplicados pueden entonces ofrecer nuevas funcionalidades.
Sin embargo, una mayor cantidad de material genético requiere más esfuerzo por parte de la planta. Por ejemplo, una actividad como la replicación del ADN requiere mucha más energía, ya que la cantidad de información a replicar se duplica. ¿Cómo logra entonces vivir tanto?
Según el estudio, otro acontecimiento que configuró el genoma de la Welwitschia fue una explosión de la actividad de los retrotransposones hace uno o dos millones de años, probablemente también debido al estrés térmico. Afortunadamente, los cambios epigenéticos en Welwitschia silenciaron estos retrotransposones no deseados mediante un proceso de metilación del ADN.
Una planta excepcional
Así, la combinación de estos cambios ha hecho que el genoma de la Welwitschia sea muy eficiente y "barato": este proceso habría reducido en gran medida el volumen y, por tanto, el coste de mantenimiento de la energía de la biblioteca de ADN duplicada de Welwitschia.
Del mismo modo, estos cambios genéticos han dotado a la Welwitschia de características muy ventajosas. Por ejemplo, la hoja de una planta normalmente crece de las puntas de la planta, o de la parte superior de sus tallos y ramas. Pero en Welwitschia la punta original muere y las nuevas hojas salen, en cambio, del meristemo basal, que proporciona células frescas a la planta en crecimiento.
La comunidad científica espera que el estudio de la Welwitschia, y su resistencia al estrés ambiental, pueda convertirse en un modelo para crear cultivos más resistentes y menos dependientes del agua.
Editado por Felipe Espinosa Wang.
Una breve historia de la investigación genética
En el 2020 hubo un Premio Nobel para CRISPR/Cas9 . Y con razón. Porque las "tijeras genéticas" son un gran avance en el campo de la modificación del ADN. Una mirada (incompleta) a los pioneros de esta tecnología.
Imagen: Colourbox
1869
En un laboratorio en el sótano del castillo de Hohentübingen, el médico Friedrich Miescher encuentra el ácido nucleico en el núcleo de las células de pus. Hoy en día se conoce como ADN (ácido desoxirribonucleico). Sin embargo, a Miescher no le quedó claro que había descubierto la base de la genética.
Imagen: MUT
1910
Ludwig Karl Martin Leonhard Albrecht Kossel (sí, tenían nombres tan largos en ese entonces) gana el Premio Nobel por la identificación de los cuatro bloques de ADN: adenina, citosina, timina y guanina. También descubrió el uracilo, un bloque de construcción de ARN. Sin embargo, ni siquiera él sabía que estos bloques de construcción son el lenguaje químico de la vida.
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1943
El hecho de que el ADN lleva la información genética solo es comprobado 30 años más tarde por Oswald Avery. Muestra que las bacterias adquieren nuevas habilidades a través del intercambio de ácidos nucleicos, es decir, el ADN. Esto deja una cosa clara: el ADN contiene información transferible y por lo tanto hereditaria. Sin embargo, en ese momento nadie sabe cómo funciona la transferencia.
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1953
James Watson y Francis Crick publican su trabajo sobre la estructura 3D del ADN. Con la ayuda de los rayos X de Maurice Wilkins y Rosalind Franklin pueden mostrar que el ADN está compuesto por dos cadenas tortuosas, la doble hélice. Uno puede imaginárselo como una escalera de cuerda retorcida.
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1958
Con el descubrimiento de la estructura tridimensional, Watson y Crick también proporcionan una hipótesis sobre el mecanismo de herencia. Las cadenas de ADN tienen una estructura complementaria. Cuando se separan, una hebra proporciona la estructura para la construcción de la otra hebra. De esta manera se “copia” el ADN. Esta hipótesis fue probada en 1958 por Matthew Meselson y Franklin Stahl.
Frederick Sanger desarrolla el primer método de secuenciación con el que se puede leer la secuencia de los bloques de construcción del ADN en la cadena de ADN. El primer organismo cuyo genoma ha sido decodificado es un virus llamado φX174
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1983
Kary Mullis inventa la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). El método permite que los fragmentos de ADN se amplifiquen rápida y fácilmente in vitro, es decir, en probetas, y luego se analicen. Modificada, la técnica PCR se utiliza ahora como base para las pruebas de coronavirus.
Se publica una primera versión del ADN humano completo. Desde 2003, se considera que el genoma humano está completamente "decodificado". El hecho de que ahora sepamos cómo se construye el ADN no significa que conozcamos la función de cada gen. Pero la secuenciación proporciona la base para comprender mejor, por ejemplo, la influencia de nuestros genes en la salud.
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2012
Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier publican su trabajo sobre CRISPR/Cas9 como un sistema para el procesamiento de ADN dirigido. Usando las "tijeras genéticas", los investigadores pueden seleccionar, corregir, eliminar o intercambiar ciertos genes. El hombre se convierte de creatura en creador.
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2018
El investigador chino He Jiankui anuncia que utilizó las "tijeras genéticas" CRISPR/Cas9 para alterar el material genético de bebés para que sean inmunes al VIH. Esta ruptura del tabú provoca horror en todo el mundo. Los gobiernos, las universidades y cientos de científicos se distanciaron del experimento humano.
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2020
La Academia de Ciencias de Estocolmo otorga a Emmanuelle Charpentier y a Jennifer A. Doudna el Premio Nobel de Química. Sus tijeras genéticas" CRISPR/Cas9 han revolucionado las ciencias de la vida molecular, han aportado nuevas posibilidades para el fitomejoramiento, han contribuido a innovadoras terapias contra el cáncer y podrían hacer realidad el sueño de curar las enfermedades hereditarias.