La hierba puede robar genes de plantas vecinas para atajar en su evolución

Las plantas toman atajos evolutivos para adaptarse al entorno. Particularmente, las herbáceas, que parecen dar esquinazo a Darwin con estrategias que hasta ahora se pensaba que sólo utilizaban seres pequeñísimos como las bacterias. Las hierbas "roban" genes, en palabras de Luke Dunning (@funnings), que atiende por correo a El Independiente desde su laboratorio en la Universidad de Sheffield (Reino Unido).

Desde Darwin, gran parte de la teoría de la evolución se ha basado en la descendencia común, donde la selección natural actúa sobre los genes que pasan de los padres a los hijos. Sin embargo, investigadores del Departamento de Ciencias Animales y Vegetales de la Universidad de Sheffield descubrieron que ciertos pastos están rompiendo estas reglas. La transferencia lateral de genes permite a los organismos acelerar la evolución mediante el uso de genes que adquieren de especies relacionadas pero distantes. "Los hallazgos sugieren que las hierbas silvestres se están modificando genéticamente para obtener una ventaja competitiva", señala el equipo de Dunnin en su investigación publicada en la revista PNAS.

Hemos visto hierbas absorbiendo genes de sus vecinas para sobrevivir, sin esperar los millones de años que llevan estas adaptaciones

"Hemos visto que están actuando como una esponja, absorbiendo información genética útil de sus vecinas para competir con sus parientes y sobrevivir en hábitats hostiles, sin esperar los millones de años que generalmente se requieren para evolucionar estas adaptaciones", explica Dunning. Su equipo analizó pastos, algunas de las plantas más importantes desde el punto de vista económico y ecológico de la Tierra; también cultivos de trigo, maíz, arroz, cebada, sorgo y caña de azúcar. Sin embargo, se centraron en la secuencia genética de la Alloteropsis semialata que se encuentra en África, Asia y Australia y que compararon con las otras plantas cultivadas típicas de consumo humano. Y ahí llegó la sorpresa. Había genes propios del arroz o maíz. Alloteropsis estaba robando ADN a sus vecinos.

¿Y si el pasto roba maíz transgénico?

Varias organizaciones ecologistas denuncian reiteradamente cómo, vía polinización, los cultivos transgénicos (OMG) pueden introducir sus genes modificados en plantas silvestres o cosechas convencionales. Si bien los OMG han demostrado su inocuidad para el consumo humano, sí que se ve con cierta preocupación la posibilidad de generar supermalezas, es decir, malas hierbas que se vuelven resistentes por introducirse genes de cultivos transgénicos creados para ser particularmente resistentes.

"Esta es obviamente una cuestión muy importante –dice Dunning– porque muchos cultivos transgénicos, como el maíz, son gramíneas. Por el momento, especulamos que los genes pueden ser transferidos por movimientos de polen o por movimientos directos después de contactos ocasionales de raíz a raíz. En ambos casos, prevenir el escape de genes requeriría evitar que los pastos de diferentes especies crezcan muy cerca, lo cual es casi imposible. Pero antes de ponerse alarmista, es crucial determinar a través de investigaciones futuras si el proceso ocurre en cada especie de pasto, o si está restringido a pastos con rasgos específicos".

Se podría decir que los cultivos transgénicos no son tan antinaturales como se perciben en general

Frente a un muntante, un transgénico es un organismo que incluye genes concretos de otra especie para conseguir una ventaja, bien adaptativa para ella –para sobrevivir a un ataque de insectos, por ejemplo– bien para los humanos –una variedad de fruto con una forma o color, por ejemplo–. Atendiendo a la primera parte de la definición, llegaríamos a la idea de que los transgénicos ocurren de forma espontánea en la naturaleza. "Nuestra investigación muestra que las plantas intercambian genes ventajosos de forma natural, lo que significa que los pastos transgénicos casi ocurren naturalmente. Por lo tanto, casi se podría decir que los cultivos transgénicos no son tan poco naturales como se perciben en general.

En esto coincide el investigador del CSIC Francisco Madueño, del Instituto de Biología Molecular y Celular de las Plantas. "Es algo bastante novedoso. Antes se había visto que se podían tranferir un par de genes. Ahora, unos 30. Y de especies que no son próximas –o familiares–", explica a El Independiente desde la Universidad Politécnica de Valencia. "Eso sí, la frecuencia con que ocurre esto es baja, teniendo en cuenta lo enorme del genoma".

El butrón de las plantas: robarse genes por las raíces

El siguiente paso es comprender el mecanismo biológico detrás de este fenómeno, "puesto que aún no se conoce. Si bien tenemos dos ideas principales que queremos probar: la polinización ilegítima. El polen de una especie puede aterrizar en las flores de la otra, y el tubo polínico puede crecer y transferir pequeños fragmentos de ADN a un embrión fertilizado. La semilla resultante tendrá el genoma de los padres, con un poco de información genética adicional adquirida de las especies relacionadas distantes". La otra posibilidad es que se transfieran genes por las raíces. "Muchas de las gramíneas estudiadas pueden reproducirse vegetativamente a través de los rizomas, que tienen células madre. A medida que las hierbas crecen, si las raíces de una especie penetran en el rizoma de otra, existe la posibilidad de que se incorporen pequeñas cantidades de ADN en las células madre de la planta, que hará la próxima generación de semillas. Esto significa que cualquier semilla formada a partir de esta planta también contendrá el material genético extraño", teoriza Dunning.

Madueño, por su parte, recuerda que cuando se han reportado antes casos de transferencias de genes entre especies de forma natural, "era con plantas parásitas (las que obtienen sus nutrientes a partir de otras), donde el contacto físico favorece el proceso. La planta que han elegido (que no lo es) ya había sido escogida anteriormente por haberse observado la transferencia de dos genes, pero ahora parece que hay muchos más". La Alloteropsis se puede reproducir sexualmente, mediante flores, o partir de su pequeño rizoma, tallo subterráneo del que pueden brotar nuevas plantas. "Ese rizoma, si entra en contacto con células de otra raíz, podría darse esa transferencia". Si este fuera el mecanismo, las oportunidades de que se produjese esa inyección de genes en determinadas especies son bastante bajas.

Si bien estas serán las áreas de trabajo en las que se centrarán en el laboratorio, este avance ya supone un cambio de perspectiva importante en la historia de la genética. En 1951 se descubrió la transferencia genética horizontal o lateral, la que no se produce de padres a descendencia, sino entre ejemplares que comparten un ecosistema. Se creía entonces que era un proceso restringido a las bacterias. Poco a poco se está demostrando que también puede ser un proceso evolutivo importante en los eucariotas mullticelulares, como los animales y las plantas. "Es probable que la frecuencia sea mayor en las bacterias, pero los genes transferidos pueden tener consecuencias adaptativas similares, por ejemplo, resistencia a los antibióticos en bacterias y resistencia a enfermedades en las plantas", concluye Dunning.