Cucharaditas en los Pirineos españoles a altitudes de aprox. 2.000 metros. Crédito: Marco A. Entrenador.
Las plantas especialistas en frío, como las espátulas, están bien adaptadas al clima frío de la Edad del Hielo. Alternando períodos fríos y cálidos, desarrollaron varias especies, lo que condujo a la difusión del genoma.
Biólogos evolutivos de las universidades de Heidelberg, Nottingham y Praga estudiaron el impacto que tuvo esta duplicación del genoma en la capacidad de adaptación de las plantas. Los resultados muestran que los poliploides (especies con más de dos cromosomas) pueden tener un repertorio de variantes estructurales con señales para una posible adaptación local.
El género de las espátulas de la familia Brassicaceae se separó de sus parientes mediterráneos hace unos diez millones de años. Aunque sus descendientes directos se especializaron en respuesta al estrés de la sequía, las espátulas o cochlearia latina conquistaron hábitats fríos y árticos a principios de la Edad del Hielo, hace 2,5 millones de años. En sus primeros estudios, el Prof.
Entre otras cosas, las nuevas plantas adaptadas al frío desarrollaron acervos genéticos separados que entraron en contacto entre sí en las regiones frías. El intercambio de genes produjo poblaciones con múltiples cromosomas. Como el tamaño de su genoma disminuía constantemente, pudieron ocupar nichos ambientales más fríos una y otra vez.
Sin embargo, explica el profesor Koch, hasta ahora se sabe poco sobre los mecanismos genómicos y el potencial que permiten a las plantas adaptarse a los rápidos cambios del medio ambiente.
«Esto sigue siendo inusual, ya que la mayoría de nuestros principales cultivos son poliploides y, por lo tanto, tienen múltiples cromosomas. Este es el resultado de una fuerte selección durante el proceso de cultivo y selección», dijo el Prof. Según Koch, su grupo de investigación «Biodiversidad y Sistemática de Plantas» tiene su sede en el Centro de Estudios de Organismos de la Universidad de Heidelberg.
Huellas de adaptación ecológica en los SV. Crédito: Comunicaciones de la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-49679-y
En la presente investigación el Prof. Reúne diferentes secuencias del genoma y, por tanto, muestra diferencias genéticas entre individuos y especies posteriores. Para ello, se analizaron más de 350 genomas de diferentes especies de Cochlearia con diferentes números de conjuntos de cromosomas.
«Sorprendentemente, los resultados muestran que los poliploides muestran variantes estructurales genómicas con señales mutacionales locales con más frecuencia que las especies diploides», explica el profesor Yant, investigador en genómica evolutiva de la Universidad de Nottingham (Reino Unido).
Estas variantes estructurales están ocultas por copias adicionales del genoma y, por lo tanto, están hasta cierto punto protegidas de la selección, ya que la acumulación de variantes estructurales puede conducir a una pérdida de función. Con sus modelos, el equipo de investigación internacional pudo demostrar que variantes estructurales específicas de poliploides aparecen incluso en regiones muy genéticas que desempeñan un papel importante en futuros cambios climáticos.
Un análisis detallado de datos genómicos ha demostrado que se trata principalmente de procesos biológicos de germinación de semillas o resistencia contra enfermedades de las plantas, dijo el Dr. Según Filip Kolar, investigador de la Universidad Carolina de Praga y de la Academia Checa de Ciencias.
Sin embargo, el prof. Como enfatiza Koch, las especies de Cochlearia que se encuentran hoy en Europa Central tienen más probabilidades de sobrevivir al cambio climático.
«Especialmente la diploide Cochlearia excelsa no puede migrar más a las zonas altas y frías de las montañas de Austria, porque estas especies de espátulas ya han alcanzado en cierta medida las zonas de cumbre. La espátula de los Pirineos de las zonas montañosas y montañosas de Europa Central también es difícil. ,» el explica.
Sin embargo, los investigadores han demostrado que todo el acervo genético, especialmente en los especialistas poliploides en frío, puede sobrevivir en las regiones del norte de la Tierra. La historia evolutiva de estas plantas crucíferas proporciona información sobre cómo las plantas podrán hacer frente al cambio climático en el futuro.
Los hallazgos fueron publicados en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
Más información:
Tuomas Hämälä et al, Impacto de las duplicaciones del genoma completo en la evolución de la variación estructural en Cochlearia, Comunicaciones de la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-49679-y
Proporcionado por la Universidad de Heidelberg
referencia: Los biólogos evolutivos investigan cómo los especialistas de las plantas en frío se adaptan a los entornos (2024, 12 de julio) Consultado el 13 de julio de 2024 en https://phys.org/news/2024-07-evolutionary-biologists-cold-specialists-environment.html
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