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Los ancestros de las plantas terrestres ya estaban programados para dar el salto a la orilla Monday, 05 de October de 2015 | Gabinete de Prensa

 

►      Un estudio publicado en PNAS y en el que participa una investigadora del Real Jardín Botánico, CSIC nos revela que el alga ancestral, a partir de la cual la vida terrestre se originó, estaba genéticamente pre-adaptada para formar la relación simbiótica con microorganismos que la mayor parte de las plantas terrestres necesitan hoy en día para adquirir nutrientes del suelo

 

►      Este hallazgo es importante porque nos ayuda a desentrañar la historia de cómo las primeras plantas terrestres surgieron a partir de algas de agua dulce, de cómo constituyeron relaciones simbióticas con microorganismos como hongos y bacterias y de cómo transformaron el medio terrestre para que fuese habitable

 

Cuando el ancestro de las plantas actuales realizó con éxito la transición del medio acuático al inhospitable medio terrestre hace 450 millones de años, cambió el planeta alterando su clima dramáticamente y sentando las bases para la vasta diversidad terrestre. Sin duda, el ancestro acuático de las plantas terrestres ya sabía cómo sobrevivir en tierra antes de abandonar el agua, ya estaban programados para dar el salto a la orilla.

 

Las innovaciones tanto genéticas como del desarrollo que las plantas necesitaron para hacer esta transición al medio terrestre han supuesto un continuo misterio de la naturaleza. Ahora, un equipo internacional de científicos del Centro John Innes, la Universidad de Wisconsin en Madison y entre los que se encuentra la investigadora del Real Jardín Botánico, CSIC Lisa Pokorny Montero,  han descubierto como el ancestro algal de las plantas terrestres tenía ya la capacidad de vivir en tierra, antes incluso de transformarse en la primera planta que colonizaría la tierra.

 

El estudio, publicado en la revista científica PNAS, nos revela que el alga ancestral a partir de la cual la vida terrestre se originó estaba genéticamente pre-adaptada para formar la relación simbiótica con microorganismos que la mayor parte de las plantas terrestres necesitan hoy en día para adquirir nutrientes del suelo.

 

"Este hallazgo es importante porque nos ayuda a desentrañar la historia de cómo las primeras plantas terrestres surgieron a partir de algas de agua dulce, de cómo constituyeron relaciones simbióticas con microorganismos como hongos y bacterias y de cómo transformaron el medio terrestre para que fuese habitable", ha señalado la investigadora del Real Jardín Botánico, CSIC Lisa Pokorny Montero, quien en la actualidad trabaja en el Botánico de Kew, en Londres.

 

"Además, comprender las rutas genéticas implicadas podría ayudar a ingenieros agrónomos a dilucidar otras rutas semejantes, posiblemente conservadas en plantas como cereales y algas verdes, con aplicaciones en producción de biocombustibles y que ahora requieren el uso de cantidades considerables de fertilizantes químicos", ha añadido la investigadora española.

 

Interacción entre plantas terrestres y hongos simbióticos

 

"Esperábamos que estos mecanismos hubiesen surgido coincidiendo con la transición de las plantas al medio terrestre", explica Jean-Michel Ané, profesor de microbiología y agronomía de la Universidad de Wisconsin en Madison (EEUU) y autor sénior del artículo publicado en PNAS. "La sorpresa fue encontrar en las algas los mecanismos que permiten a las plantas terrestres interaccionar con hongos simbióticos".

 

Este descubrimiento muestra por primera vez que las algas ya tenían la capacidad de interaccionar con microbios beneficiosos en el medio acuático, observa Pierre-Marc Delaux, quien llevó a cabo el estudio como investigador postdoctoral en UW-Madison y quien en la actualidad trabaja en el Centro John Innes de investigación (Norwich, Norfolk, Inglaterra). "Sin el desarrollo de esta pre-adaptación en algas la Tierra sería hoy un lugar muy distinto", apunta Delaux.

 

Hoy en día, muchas especies de plantas dependen de relaciones simbióticas con microorganismos para desarrollarse. Famosa es la asociación de las legumbres con bacterias fijadoras de nitrógeno. Pero muchas otras especies de plantas, remarca Ané, dependen de relaciones con hongos para transformar químicamente los minerales del suelo en formas que puedan beneficiar a dichas especies.

 

La adquisición eficaz de nutrientes minerales, explica Ané, fue posiblemente uno de los iniciales retos a los que las primeras plantas terrestres tuvieron que enfrentarse.

 

"La asociación entre plantas, algas y hongos probablemente jugó un papel realmente importante en la capacidad de las plantas de colonizar el medio terrestre", nos cuenta el investigador de Wisconsin. "De hecho, muchos pensamos que las plantas pudieron colonizar la tierra como resultado de su capacidad para asociarse a hongos simbióticos". Los genes necesarios para inducir la simbiosis entre plantas y microorganismos probablemente aparecieron en un ancestro común a las algas verdes y a las plantas terrestres, añade Ané.

 

Antes de este estudio era poco lo que se sabía sobre la asociación entre algas y hongos. Las rutas genéticas empleadas en plantas para establecer simbiosis con hongos eran conocidas en hepáticas, un ancestral linaje de plantas hermano al resto de plantas terrestres. Las hepáticas medran, principalmente, en ambientes húmedos por todo el mundo y sus fósiles constituyen la primera evidencia de la transición de las plantas al medio terrestre.

 

"Anteriormente habíamos identificado estos mecanismos en hepáticas, pero no en algas", indica Ané. Aunque se habían encontrado microorganismos asociados a algas, se pensaba que eran patógenos y no simbiontes. "Nadie ha estudiado estas asociaciones en algas de agua dulce. Pensamos que algunas de estas asociaciones pueden ser beneficiosas".

 

Adquisición más eficiente de nutrientes en plantas

 

Las características genéticas de plantas, animales y microbios tienden a estar conservadas y a ser reutilizadas a lo largo de su historia evolutiva.

 

El descubrimiento de las rutas genéticas que faculta la asociación con microorganismos beneficiosos tanto en algas como en cereales, que hoy en día requieren gran cantidad de fertilizantes químicos en su producción, podrían permitir diseñar formas más eficientes de adquisición de nutrientes en plantas, reduciendo de forma notable el uso de fertilizantes químicos en la agricultura y en la producción de biocombustibles.

 

Este estudio ha sido financiado por  el Consejo de Investigación en Biotecnología y Ciencias Biológicas del Reino Unido, la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos, la Universidad de Wisconsin en Madison y la Fundación Bill y Melinda Gates.

 

 

Referencia bibliográfica:

Pierre-Marc Delaux et al. “Algal ancestor of land plants was preadapted for symbiosis" PNAS 05 de octubre de 2015

 

 

 

Algas zygnematofíceas

 

 

 

 

Hepáticas y musgos

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