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Los bosques tropicales albergan algunas de las formas de vida más diversas y fascinantes de la Tierra. Pero también albergan un secreto que podría cambiar la forma en que los entendemos y protegemos: una diversidad genética rara y oculta que se encuentra en el corazón de sus árboles.

Un estudio innovador publicado el 29 de febrero de 2024 por un equipo de científicos del INRAE, el CIRAD y el CNRS ha revelado el origen y el alcance de las mutaciones hereditarias en los árboles tropicales.

Estas mutaciones, que ocurren durante el crecimiento de los árboles, pueden transmitirse a sus semillas y a su descendencia, creando una variación genética rica y compleja que se extiende por generaciones.

El estudio, que se llevó a cabo en la exuberante vegetación del bosque de la Guayana Francesa, plantea preguntas fundamentales sobre la evolución y adaptación de las plantas en entornos cambiantes.

También arroja luz sobre el papel crucial que desempeñan los árboles tropicales en la regulación del clima, el mantenimiento de la biodiversidad y el suministro de recursos para las comunidades locales.

El misterio de las mutaciones

(Foto: MARIANA SUAREZ/AFP vía Getty Images)

Las mutaciones son cambios en el secuencia de ADN de un organismo que puede alterar sus rasgos y funciones. Pueden ser causadas por varios factores, como la exposición a radiación, sustancias químicas o virus, o por errores durante la replicación o reparación del ADN.

Algunas mutaciones son beneficiosas y le dan al organismo una ventaja en la supervivencia o la reproducción. Algunos son neutrales y no tienen ningún efecto perceptible. Y algunos son nocivos y perjudican la condición física o la salud del organismo.

Pero no todas las mutaciones son iguales. Algunos afectan sólo a las células donde se encuentran, como en la piel o las hojas. Éstas se denominan mutaciones somáticas y no las hereda la descendencia.

Otros afectan a las células productoras de gametos, como el polen o los óvulos. Estas se denominan mutaciones de la línea germinal y se transmiten a la siguiente generación.

Las mutaciones de la línea germinal son la principal fuente de variación genética en los organismos que se reproducen sexualmente. Son responsables de crear nuevos alelos, o versiones, de genes que pueden mezclarse y recombinarse durante la meiosis y la fertilización.

También son la materia prima de la selección natural, el proceso que favorece la supervivencia y reproducción de individuos con los rasgos más adecuados a su entorno.

Pero, ¿cómo adquieren las plantas, especialmente las longevas e inmóviles como los árboles, mutaciones de la línea germinal? ¿Y cómo afectan a su diversidad genética y adaptación?

Estas son las preguntas que motivaron a los investigadores del INRAE, el CIRAD y el CNRS a embarcarse en un proyecto ambicioso e innovador: mapear las mutaciones en los genomas de los árboles tropicales y rastrear su origen y transmisión.

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El tesoro de la diversidad

Los investigadores optaron por centrarse en dos especies de árboles tropicales: Eperua falcata y Symphonia globulifera. Estas especies son nativas del Escudo Guayanés, una región que cubre partes de Brasil, Colombia, Venezuela, Guyana, Surinam y Guayana Francesa.

También son importantes para la ecosistema y la población localya que proporcionan madera, resina y productos medicinales.

Los investigadores recogieron muestras de hojas de 234 árboles de cada especie, cubriendo un área de unos 10 kilómetros cuadrados. También recolectaron semillas de 30 árboles de cada especie, que representan tres generaciones de descendencia.

Luego secuenciaron los genomas de todas las muestras, utilizando una técnica llamada secuenciación de escopeta de genoma completo, que les permite leer la secuencia completa de ADN de un organismo.

Los resultados fueron sorprendentes. Los investigadores descubrieron que los árboles tenían una tasa muy alta de mutaciones de la línea germinal, comparable a la de los humanos.

También descubrieron que estas mutaciones fueron causadas principalmente por errores durante la replicación del ADN, más que por factores externos.

Y descubrieron que estas mutaciones no estaban distribuidas aleatoriamente en todo el genoma, sino que se agrupaban en ciertas regiones, llamadas puntos críticos mutacionales.

Los investigadores estimaron que cada árbol tenía alrededor de 5.000 mutaciones de la línea germinal y que cada generación de descendencia heredaba alrededor de 2.500 de ellas.

Esto significa que cada árbol tenía una firma genética única y que cada generación de descendientes tenía una combinación diferente de mutaciones de sus padres y abuelos.

Esta notable diversidad, que antes era desconocida, tiene profundas implicaciones para la evolución y adaptación de los árboles tropicales.

Sugiere que estos árboles tienen un alto potencial para responder a cambios ambientales, como el cambio climático, generando nuevas variantes que puedan hacer frente a diferentes condiciones.

También sugiere que estos árboles tienen una alta resiliencia a la deriva genética, la pérdida aleatoria de alelos debido al pequeño tamaño de la población o al aislamiento.

Los investigadores también descubrieron que algunas de las mutaciones afectaban a genes que participan en importantes procesos biológicos, como la fotosíntesis, la respuesta al estrés y la resistencia a las enfermedades.

Estas mutaciones podrían tener consecuencias funcionales para los árboles, alterando sus rasgos y rendimiento.

Los investigadores planean investigar más a fondo los efectos de estas mutaciones en el fenotipo y la aptitud de los árboles, así como en sus interacciones con otros organismos, como polinizadores, herbívoros y patógenos.

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