Los helechos son raros. Son verdes y frondosas como otras plantas del bosque, pero se reproducen más como hongos, liberando nubes de esporas. Muchas especies no requieren un compañero para la fertilización, a diferencia de la mayoría de sus primos que producen semillas. Estudios recientes estiman que los helechos se separaron de las plantas con semillas hace unos 400 millones de años.

Y los genomas de los helechos son asombrosamente grandes. Sin embargo, a pesar de la fisiología única de los helechos y su relación con las plantas con semillas, los investigadores han descuidado en gran medida estos extraños genomas. Hasta hace poco, solo dos genomas de helechos (relativamente pequeños) se han secuenciado por completo, en comparación con más de 200 genomas de plantas con flores. Ahora, el primer genoma completo del helecho arborescente se ha secuenciado con éxito, el del helecho arborescente mono araña volador, lo que sugiere cómo estas plantas peculiares llegaron a un conjunto tan masivo de genes.

«Si desea comprender el origen de las semillas o las flores, los helechos son una comparación muy importante», dice Fay-Wei Li, bióloga de helechos del Instituto Boyce Thompson de la Universidad de Cornell y coautora del nuevo estudio publicado en plantas de la naturaleza. «Pero lo que realmente quiero saber es por qué los genomas de los helechos son tan increíblemente grandes».

El equipo de Li descubrió que el helecho en forma de palma tiene más de seis mil millones de pares de bases de ADN, mil millones más que el genoma promedio de las plantas con flores (en comparación, los humanos tienen alrededor de tres mil millones de pares). El nuevo análisis sugiere que un ancestro de este helecho hace más de 100 millones de años duplicó todo su genoma, un error de replicación común en las plantas, dice Li.

Pero no está claro por qué los helechos arborescentes contienen tanto material genético; La mayoría de las plantas con flores vuelven a tener genomas más delgados después de las duplicaciones. Esta especie podría acumular cromosomas, dice Li: «Llamo a esto la hipótesis de Marie Kondo. Los cromosomas provocan alegría en los helechos, pero no en las plantas con semillas”. Para las plantas que se reproducen asexualmente, dice, un genoma grande puede proporcionar oportunidades para que ocurran mutaciones beneficiosas mientras se amortiguan las mutaciones no deseadas. Los helechos también son longevos, lo que significa que se desarrollan más lentamente, lo que puede haber contribuido a la preservación del material genético.

Usando el genoma completamente secuenciado, los investigadores también encontraron qué genes forman el inusual tronco con forma de probóscide del helecho, una valiosa información sobre la evolución de los rasgos clave en las plantas de tallo, dice Jan de Vries, biólogo evolutivo de plantas de la Universidad de Göttingen en Alemania participa en el estudio. “La evolución es un manipulador. Si aclaramos qué programas moleculares viables se han desarrollado, aprenderemos qué es biológicamente posible y cuáles son los límites”, dice. «Con este conocimiento, podemos comenzar a experimentar nosotros mismos con fines biológicos sintéticos».

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