Identifican cambios genéticos que hacen algunas plantas para ser carnívoras

En el estudio, que publica hoy la revista Nature Ecology & Evolution, los biólogos descubrieron que adaptarse a suelos pobres en nutrientes con una dieta carnívora y sobrevivir, es un proceso evolutivo que se ha repetido de manera independiente en varias especies, a partir de un mismo conjunto de genes y proteínas.

Los investigadores, coordinados por M. Hasebe y K. Fukushima (Instituto Nacional de Biología Fundamental, Japón), S. Li (Universidad de Hong Kong, China) y Victor A. Albert (Universidad de Buffalo, EE.UU.), han secuenciado el genoma de la planta Cephalotus foliculares.

Una planta originaria de Australia y que tiene diferenciadas las hojas insectívoras -unas trampas en forma de jarra para atrapar insectos- de las hojas no insectívoras.

El genoma de esta especie -la segunda planta carnívora con el ADN secuenciado, después de la Utricularia gibba- es relativamente grande, está formado por casi la mitad del genoma humano y los investigadores han identificado más de 36.000 genes.

Según explicó uno de los científicos españoles que tomó parte en el estudio, el catedrático de Genética, Microbiología y Estadística Julio Rozas, de la Universidad de Barcelona, «la capacidad de las plantas carnívoras para digerir animales en suelos empobrecidos es el resultado de la acción de la selección natural que ha promovido varios cambios genéticos sobre un mismo conjunto de genes».

Con el análisis comparativo de los genes en los dos tipos de hojas, la investigación ha identificado los cambios genéticos asociados con la dieta carnívora en plantas.

«Las hojas que atrapan insectos han adquirido nuevas funciones enzimáticas: la quitinasa básica, que rompe la quitina (el principal componente del exoesqueleto de los insectos), y la fosfatasa ácida púrpura, que libera los grupos fosfato de las moléculas y ayuda a movilizar el fósforo de las presas», ha detallado Rozas.

Según otro de los investigadores españoles, el profesor Alejandro Sánchez-Gracia, «aunque las plantas han desarrollado estrategias diferentes para capturar animales, la selección natural ha actuado a menudo de manera recurrente sobre los mismos genes para adquirir la capacidad de digerir la presa, un fenómeno que se conoce como evolución paralela».

Para Sánchez-Gracia, «el caso de las plantas insectívoras es un ejemplo claro de convergencia evolutiva, probablemente como consecuencia de las fuertes restricciones biológicas impuestas por los ecosistemas extremos que son pobres en nutrientes».

«El hecho de que, además, esta convergencia vaya acompañada de una evolución paralela en las enzimas digestivas convierte el sistema en un ejemplo muy interesante desde el punto de vista del estudio del proceso evolutivo», añadió.

«Los ejemplos de evolución paralela a escala molecular no son muy frecuentes. Por eso son del máximo interés en genética porque ayudan a conocer qué mecanismos evolutivos son más importantes para diversificarse y adaptarse los seres vivos», dijo Sánchez-Gracia.

Los expertos del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona contribuyeron a los análisis genómicos, y han incorporado la incertidumbre que existe sobre relaciones filogenéticas para inferir qué tipo de genes se han duplicado o perdido en las diferentes especies de plantas estudiadas.

El naturalista inglés Charles Darwin consideraba las plantas carnívoras como unos de los especímenes más fascinantes de la naturaleza por sus propiedades fisiológicas y ecológicas.

Estos vegetales son típicos de hábitats pobres en nutrientes, sobre todo en nitrógeno y fósforo, y han compensado este déficit con la capacidad de digerir animales como insectos y otros artrópodos.

Más de 140 años después de que Darwin publicara el libro Insectivorous plants (Plantas insectívoras), los investigadores han identificado los cambios genéticos que hacen que algunas plantas puedan ser carnívoras.