No hay rosa sin espinas, dice el refrán. Pero para los botánicos, no hay rosa con espinas: las púas que salen del tallo de una rosa se llaman “aguijones” y son biológicamente distintas de las espinas rígidas y leñosas de otras plantas.
Los aguijones son un ejemplo notable de la repetición de la evolución. En los últimos 400 millones de años, las plantas los han desarrollado 28 veces. Las rosas tienen aguijones en el tallo, mientras que otras los tienen en las hojas o en los frutos. Las gramíneas tienen pequeños aguijones en las espigas florales. La Solanum atropurpureum, pariente silvestre de la papa que crece en Brasil, tiene unos aguijones tan desagradables que le han valido dos apodos temibles en inglés: “diablo púrpura” y “malevolencia”.
Un nuevo estudio publicado la semana pasada en Science arroja algo de luz sobre cómo las plantas evolucionaron los aguijones desde cero tantas veces: una y otra vez, cada especie aprovechó un único gen. El descubrimiento abre la posibilidad de alterar el ADN de las plantas para eliminar sus aguijones, haciendo que algunas plantas silvestres sean más fáciles de cultivar.
Zachary Lippman, genetista de plantas del Laboratorio Cold Spring Harbor, sintió curiosidad por los aguijones al estudiar un grupo de cultivos que incluye papas, tomates y berenjenas. Mientras que todos los cultivos están libres de aguijones, algunos de sus parientes silvestres están cubiertos de pequeñas dagas. Los primeros agricultores debieron de eliminar con cultivo selectivo los aguijones de las plantas silvestres cuando empezaron a cultivarlas.
“¿Quién quiere cultivar berenjenas que se puedan comer si hay estos aguijones pinchándote todo el tiempo?”, se preguntó.
La pérdida de los aguijones llevó a Lippman y a sus colegas a preguntarse cómo habían evolucionado. Es probable que los aguijones surgieran en muchas plantas como defensa contra los animales que las devorarían. Pero los aguijones también pueden servir para otros fines. Algunas plantas los utilizan para engancharse a las superficies al trepar. Algunas hierbas silvestres los usan para enganchar sus semillas al pelaje de los animales que pasan.
Charles Darwin reconoció que la evolución puede causar que un mismo
rasgo surja muchas veces en la historia de la vida, un proceso conocido
como convergencia. La evolución de los murciélagos y las aves, por
ejemplo, produjo alas con las que vuelan. Pero siguieron caminos
evolutivos diferentes para llegar al mismo destino: las alas de los
murciélagos evolucionaron como membranas que crecían entre los dedos,
mientras que las de las aves estaban hechas de plumas.
Para entender cómo las plantas convergieron en los aguijones, Lippman y sus colegas cruzaron una variedad de berenjena domesticada con su pariente salvaje con aguijones. Algunos de los híbridos tenían muchos aguijones, mientras que otros no tenían ninguno.
Al comparar el ADN de las plantas, los científicos descubrieron que una variante específica de un gen llamado LOG solo estaba presente en las plantas con aguijones. Los botánicos sabían desde hacía tiempo que los genes LOG ayudan a producir una hormona que indica a las células vegetales que deben crecer. Pero en la berenjena silvestre, una versión especial de LOG permitía el crecimiento de los aguijones.
Lippman realizó el mismo experimento con otros dos tipos de berenjenas, cruzándolas con sus parientes silvestres. En cada caso, los investigadores descubrieron que una variante de LOG era la responsable de los aguijones en las plantas silvestres.
“Descubrimos que era el mismo gen el que había acumulado mutaciones de forma independiente en los tres linajes para perder esos aguijones”, dijo Lippmann.
Podría parecer desconcertante que la mutación de un gen LOG pudiera eliminar los aguijones sin dañar a la berenjena en su conjunto. Después de todo, se sabe que los genes LOG son esenciales para el crecimiento de las plantas.
Resulta que las plantas, en su evolución, han producido muchas copias de genes LOG a lo largo de millones de años. Lippman y sus colegas especularon que una copia del gen LOG evolucionó en los ancestros silvestres de las berenjenas y produjo aguijones, mientras que las otras versiones continuaron con su trabajo original de ayudar a las plantas a crecer.
Él y sus colegas se preguntaron si los genes LOG también eran importantes para los aguijones en otras plantas. En decenas de especies, descubrieron evidencias de la misma relación. El bloqueo de un gen LOG en las rosas, por ejemplo, interfirió en el desarrollo de los aguijones. “Podemos hacer que estos aguijones gigantes se conviertan en pequeños brotes”, dijo Lippman.
Los nuevos descubrimientos podrían ayudar a los científicos a transformar plantas silvestres en cultivos domesticados, según Lippman. Él y sus colegas pusieron a prueba esta posibilidad en una planta silvestre australiana llamada pasa del desierto. Su fruta dulce suele tener aguijones. Pero después de que los investigadores eliminaran el gen LOG de su ADN, quedó libre de los aguijones.
Vivian Irish, bióloga evolutiva de la Universidad de Yale que no participó en el nuevo estudio, afirmó que éste demuestra que la convergencia puede producirse de una forma que Darwin no imaginó. La evolución de las plantas no produjo una forma totalmente nueva de crear aguijones cada vez que estos surgían. Simplemente tomaban prestado el mismo gen una y otra vez.
“En muchos casos, la innovación puede reflejar simplemente la reutilización de genes antiguos de formas nuevas”, dijo Irish.
Fuente: https://www.nytimes.com
Por: Carl Zimmer cubre noticias sobre ciencia para el Times y escribe la columna Origins.
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