Se han identificado dos genes críticos para las plantas que colonizaron la Tierra hace 470 millones de años.

Los científicos creen que es posible que los dos genes, PEN1 y SYP122, allanaran el camino para todo tipo de vida vegetal terrestre.

Investigadores arrojan nueva luz sobre cómo se originó la vida vegetal en la Tierra

investigadores de Universidad de Copenhague Arrojó nueva luz sobre cómo se originó la vida vegetal en la superficie de nuestro planeta. Específicamente, demostraron que se necesitan dos genes para que las plantas terrestres se protejan del ataque de hongos, un mecanismo de defensa que data de hace 470 millones de años. Es probable que estas defensas allanaran el camino para toda la vida vegetal terrestre.

Mads Eggert Nielsen, biólogo de la Universidad de Copenhague.

Las plantas evolucionaron de algas acuáticas a la capacidad de sobrevivir en la Tierra hace casi quinientos millones de años, sentando las bases para la vida en la Tierra. Uno de los obstáculos que obstaculizaron esta transformación dramática fueron los hongos:

Hace aproximadamente 100 millones de años, los hongos se arrastraban por la superficie de la Tierra en busca de alimento, probablemente encontrados en algas muertas traídas del mar. Entonces, si usted, como una nueva planta, se va a establecer en el suelo y lo primero que encuentra es un hongo que lo devora, necesita algún tipo de mecanismo de defensa”, dice Mads Eggert Nielsen, biólogo del Departamento de Plantas y Ciencias Ambientales de la Universidad de Copenhague.

Según Mads Eggert Nielsen y colegas investigadores del Departamento de Ciencias Ambientales y Vegetales y la Universidad de Paris-Sclay, el núcleo de este mecanismo de defensa puede reducirse a dos genes, PEN1 y SYP122. Juntos, ayudan a formar un tipo de componente en las plantas que evita la invasión de hongos y organismos similares a los hongos.

“Descubrimos que si destruimos estos dos genes en nuestro modelo de Arabidopsis, abrimos la puerta para que penetren los hongos patógenos. Descubrimos que son esenciales para la formación de ese tapón similar a la pared celular que protege contra los hongos. Curiosamente, parece ser un mecanismo de defensa universal que se encuentra en todas las plantas terrestres”, dice Mads Eggert Nielsen, autor principal del estudio, que se publicó en la revista Science. eLife.

Crecí en una fábrica de 470 millones de años.

El equipo de investigación probó la misma función en el hígado, un descendiente directo de una de las primeras plantas terrestres en la Tierra. Al tomar los dos genes correspondientes en el hígado e insertarlos en el berro, los investigadores examinaron si podían determinar el mismo efecto. La respuesta fue sí.

Planta modelo Thale Cress

Experimentos con Arabidopsis Crédito del modelo: Mads Eggert Nielsen

“Aunque las dos familias de plantas a las que pertenecían la Arabidopsis y la hepática evolucionaron en direcciones divergentes hace 450 millones de años, continuaron compartiendo funciones genéticas. Una de las bases para que las plantas se establezcan en el suelo”, dice Mads Eggert Nielsen.

La coexistencia de plantas y hongos.

Si bien los hongos fueron un obstáculo para las plantas en su transición de algas marinas a plantas terrestres, también fueron un requisito previo. Mads Eggert Nielsen explica que una vez que las plantas lograron sobrevivir a los ataques de los hongos que buscaban devorarlas en la Tierra, el siguiente problema al que se enfrentaron fue encontrar los nutrientes:

Las plantas en ambientes acuáticos tienen fácil acceso a nutrientes disueltos como el fósforo y el nitrógeno. Pero hace 500 millones de años, el suelo tal como lo conocemos hoy no existía, solo rocas. Los nutrientes ligados a las rocas son extremadamente difíciles de obtener para las plantas. Pero no para los hongos. Por otro lado, los hongos no pueden producir carbohidratos, por lo que consumen plantas. Se cree que fue aquí donde surgió la relación simbiótica entre plantas y hongos, que se convirtió en la base para la explosión de la vida vegetal terrestre durante este período”.

Las estructuras defensivas que se forman en la planta no matan a la planta ni al hongo, solo evitan que el hongo invada.

“Como los hongos solo pueden ingresar parcialmente a la planta, creemos que surge un punto de inflexión en el que tanto la planta como el hongo tienen algo que ganar. Así que fue útil mantener la relación como está. La teoría de que las plantas domestican hongos para colonizar la tierra no es nuestra, pero proporcionamos el forraje que sustenta esta idea”, dice Mads Eggert Nielsen.

Se puede aplicar en la agricultura.

Los nuevos hallazgos agregan una pieza importante al rompecabezas de la historia evolutiva de las plantas. Más importante aún, pueden usarse para hacer que los cultivos sean más resistentes a los ataques de hongos, lo cual es un gran problema para los agricultores.

“Si todas las plantas se defienden de la misma manera, debe significar que los microorganismos causantes de enfermedades -como el oídio, la roya amarilla y la podredumbre de la patata- han encontrado la forma de infiltrarse, detener o evadir sus respectivas defensas en las plantas hospedantes. cómo lo hacen, entonces trataremos de transferir los componentes defensivos de las plantas resistentes a las plantas que contraen enfermedades y así adquieren resistencia”, dice Mads Eggert Nielsen.

Mads Eggert Nielsen participa en un proyecto de investigación en el Departamento de Ciencias Botánicas y Ambientales dirigido por Hans Thordal-Christensen y respaldado por la Fundación Novo Nordisk que se enfoca en hacer que los cultivos sean más resistentes mediante la identificación de mecanismos de defensa en las plantas que los microorganismos causantes de enfermedades están intentando. dirigirse. cerca.

hechos adicionales

Los investigadores han asumido durante mucho tiempo que los genes PEN1 y SYP122 desempeñaron un papel especial en la transición de las plantas de su fase acuática como algas a plantas terrestres, pero no hay pruebas sólidas de si son de hecho un requisito previo para las plantas. capacidades defensivas.

Estudios anteriores han demostrado que al destruir el gen PEN1, las plantas pierden la capacidad de defenderse contra el oídio. Sin embargo, cuando se destruye el gen estrechamente relacionado, SYP122, no sucede nada. Los resultados de la nueva investigación muestran que los dos genes juntos constituyen una clave importante en el mecanismo de defensa de la planta.

Referencia: “Las estructuras SYP12 de las plantas median la inmunidad general conservada evolutivamente contra los patógenos nematodos” por Hector M Rubiato, Mingqi Liu, Richard J O’Connell y Mads E. Nielsen, 4 de febrero de 2022, disponible aquí. eLife.
DOI: 10.7554 / eLife.73487

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.