Las plantas pueden tener flexibilidad genética frente al cambio climático
10/10/2011 - 10:56
En el contexto del cambio climático, los animales tienen una ventaja sobre las plantas: se pueden mover. Sin embargo, un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, muestra que las plantas pueden guardar algunos trucos propios.
Según el artículo, publicado en 'Science', el equipo de investigación ha identificado la firma genética de una planta europea común, la Arabidopsis thaliana, la cual rige la capacidad para sobrevivir y reproducirse de la planta, en diferentes climas. Los investigadores también observaron que el clima, en gran medida, influye en el conjunto de genes que transmiten la Arabidopsis, para optimizar su supervivencia y reproducción. El conjunto de genes que determinan la aptitud de la planta varía, según informa el equipo, dependiendo de las condiciones del clima en la región en que vive - fría, caliente, seca o húmeda.
"Este es el primer estudio que muestra la adaptación evolutiva de la Arabidopsis thaliana en una escala geográfica amplia, vinculada a bases moleculares", afirma Johanna Schmitt, directora de Iniciativa para el Cambio Ambiental en la Universidad Brown y coautora del artículo, "el clima es aquí el agente selectivo", añade.
Los investigadores creen que, mediante la identificación de los patrones genéticos, que marcan la respuesta de Arabidopsis a los cambios climáticos, podremos entender cómo el clima puede modificar los perfiles genéticos de otras plantas. "Todavía hay flexibilidad evolutiva para ayudar a las plantas a tomar una u otra dirección", explica el doctor Alexandre Fournier-Level de la Universidad Brown, autor principal del artículo.
Los investigadores plantaron Arabidopsis, una pequeña planta con flores popular entre los biólogos de plantas debido a que su genoma es relativamente pequeño, en cuatro localidades en Europa: Valencia (España), Halle (Alemania), Norwich (Reino Unido), y Oulu (Finlandia). En cada sitio fueron plantadas cepas genéticas procedentes de todo el rango climático de la especie: frío (Finlandia), cálido (España), oceánico (Reino Unido) y continental (Alemania). De esta manera, los investigadores pudieron comparar las cepas locales con representantes de las otras regiones y buscar de signos de 'ventaja local'.
"Llevamos el seguimiento de más de 75.000 plantas, desde cerca del círculo polar ártico hasta la costa mediterránea", explica la doctora Amity Wilczek, coautora del estudio "la Arabidopsis es una planta anual, por lo que pudimos medir el éxito total durante la vida de un individuo en un solo año. Al final, hemos sido capaces de reunir un conjunto de datos muy amplio que nos aporta una nueva visión de lo que necesita una planta para sobrevivir en la naturaleza bajo una amplia gama de condiciones climáticas".
El equipo analizó entonces en el genoma de la Arabidopsis para encontrar los mecanismos moleculares que dotan a la planta de flexibilidad genética para adpatarse a los cambios climáticos. Para identificar las variaciones en el genoma entre las representantes regionales, los investigadores llevaron a cabo un estudio completo del genoma centrado en la supervivencia y fructificación, que comprendía más de 213.000 polimorfismos de nucleótido único (SNPs, por sus siglas en inglés). Estos polimorfismos son como señales que apuntan a zonas del genoma donde se hace hincapié en la supervivencia y la reproducción y a las áreas que muestran variaciones en la composición genética de las representantes regionales.
El equipo descubrió que los SNPs que determinan la aptitud de la Arabidopsis en una región eran sorprendentemente diferentes a los asociados con la capacidad de la planta en otras regiones. El equipo también observó que cada variante de SNPs - alelos - asociada con la alta adaptación, era localmente abundante en la región correspondiente, lo que demuestra una especie de ventaja del individuo local a nivel genómico.
"El clima explica la distribución de alelos favorables a nivel local", explica Fournier-Level, "esto ayuda a explicar cómo el clima afecta a la distribución".
"Hemos visto que la base genética de la supervivencia y la reproducción son casi totalmente diferentes en las distintas regiones, lo que sugiere que la adaptación evolutiva a un clima no siempre se traduce como un resultado negativo en otro clima", concluyen los investigadores, "por lo tanto, el genoma de la Arabidopsis puede contener flexibilidad evolutiva suficiente para responder al cambio climático".
"Este es el primer estudio que muestra la adaptación evolutiva de la Arabidopsis thaliana en una escala geográfica amplia, vinculada a bases moleculares", afirma Johanna Schmitt, directora de Iniciativa para el Cambio Ambiental en la Universidad Brown y coautora del artículo, "el clima es aquí el agente selectivo", añade.
Los investigadores creen que, mediante la identificación de los patrones genéticos, que marcan la respuesta de Arabidopsis a los cambios climáticos, podremos entender cómo el clima puede modificar los perfiles genéticos de otras plantas. "Todavía hay flexibilidad evolutiva para ayudar a las plantas a tomar una u otra dirección", explica el doctor Alexandre Fournier-Level de la Universidad Brown, autor principal del artículo.
Los investigadores plantaron Arabidopsis, una pequeña planta con flores popular entre los biólogos de plantas debido a que su genoma es relativamente pequeño, en cuatro localidades en Europa: Valencia (España), Halle (Alemania), Norwich (Reino Unido), y Oulu (Finlandia). En cada sitio fueron plantadas cepas genéticas procedentes de todo el rango climático de la especie: frío (Finlandia), cálido (España), oceánico (Reino Unido) y continental (Alemania). De esta manera, los investigadores pudieron comparar las cepas locales con representantes de las otras regiones y buscar de signos de 'ventaja local'.
"Llevamos el seguimiento de más de 75.000 plantas, desde cerca del círculo polar ártico hasta la costa mediterránea", explica la doctora Amity Wilczek, coautora del estudio "la Arabidopsis es una planta anual, por lo que pudimos medir el éxito total durante la vida de un individuo en un solo año. Al final, hemos sido capaces de reunir un conjunto de datos muy amplio que nos aporta una nueva visión de lo que necesita una planta para sobrevivir en la naturaleza bajo una amplia gama de condiciones climáticas".
El equipo analizó entonces en el genoma de la Arabidopsis para encontrar los mecanismos moleculares que dotan a la planta de flexibilidad genética para adpatarse a los cambios climáticos. Para identificar las variaciones en el genoma entre las representantes regionales, los investigadores llevaron a cabo un estudio completo del genoma centrado en la supervivencia y fructificación, que comprendía más de 213.000 polimorfismos de nucleótido único (SNPs, por sus siglas en inglés). Estos polimorfismos son como señales que apuntan a zonas del genoma donde se hace hincapié en la supervivencia y la reproducción y a las áreas que muestran variaciones en la composición genética de las representantes regionales.
El equipo descubrió que los SNPs que determinan la aptitud de la Arabidopsis en una región eran sorprendentemente diferentes a los asociados con la capacidad de la planta en otras regiones. El equipo también observó que cada variante de SNPs - alelos - asociada con la alta adaptación, era localmente abundante en la región correspondiente, lo que demuestra una especie de ventaja del individuo local a nivel genómico.
"El clima explica la distribución de alelos favorables a nivel local", explica Fournier-Level, "esto ayuda a explicar cómo el clima afecta a la distribución".
"Hemos visto que la base genética de la supervivencia y la reproducción son casi totalmente diferentes en las distintas regiones, lo que sugiere que la adaptación evolutiva a un clima no siempre se traduce como un resultado negativo en otro clima", concluyen los investigadores, "por lo tanto, el genoma de la Arabidopsis puede contener flexibilidad evolutiva suficiente para responder al cambio climático".