Plantas sin genomas de plástidos

Rafflesia arnoldiiWIKIPEDIA, MA_SUSKAPlas células de las plantas realizan la fotosíntesis usando cloroplastos, pequeñas estructuras que alguna vez fueron bacterias de vida libre y retienen su propio ADN. Incluso cuando las plantas pierden la capacidad de realizar la fotosíntesis, retienen un genoma en sus plástidos, y algunos científicos han argumentado que estos genes son indispensables.

Pero ahora dos equipos han encontrado de forma independiente los primeros ejemplos de plantas cuyos plástidos parecen carecer de un genoma, incluida una flor gigante con olor a podredumbre y un grupo de algas unicelulares. Ninguno de los casos es definitivo todavía, pero dados los equipos’ búsquedas intensas, estas plantas’ Los genomas de plástidos faltan, están bien escondidos o solo se pueden encontrar en niveles muy bajos. /em>—un parásito filipino que no realiza la fotosíntesis y carece de tallos, raíces y hojas. El único signo de su existencia es una enorme flor roja, que sobresale de su enredadera huésped…

R. lagascae todavía tiene estructuras similares a plástidos en sus células pero, a pesar de usar una variedad de métodos, el equipo no pudo encontrar ningún indicio de un genoma plástido intacto. Es difícil demostrar que es negativo, pero ideamos controles para asegurarnos de hacerlo bien, dijo Purugganan. Probaron diferentes métodos para ensamblar fragmentos de ADN secuenciado o identificar genes de plástidos. Encontraron fácilmente a R. lagascae del genoma mitocondrial, que también deriva de bacterias antiguas. Y demostraron que en otras plantas, como Arabidopsis thaliana, los tejidos no fotosintéticos como las raíces todavía contienen grandes cantidades de ADN plástido.

Molina y Purugganan detectaron 46 pequeños fragmentos de plástido ADN, pero ninguno de ellos ascendía a genes completos. Incluso si lo fueran, estos genes tendrían tantas mutaciones que no serían funcionales. Estos fragmentos de ADN plástido siguen siendo un misterio, aunque un tercio de ellos pueden provenir de la vid huésped, propusieron los investigadores.

Mientras tanto, David Smith de la Universidad de Western Ontario y Robert Lee de la Universidad de Dalhousie encontraron similares da como resultado Polytomella, un género de algas de agua dulce unicelulares e incoloras. También tiene un plástido pero no rastro de un genoma de plástido. Smith y Lee también demostraron que, si bien el núcleo de las algas produce proteínas que se utilizan en sus plástidos, ninguna de estas está involucrada en la expresión de los genes de los plástidos, otra señal de que dichos genes no existen.

Si estas plantas realmente han perdido su genomas plástidos, ningún equipo sabe por qué. Una posibilidad es que el parasitismo de Rafflesia comenzó a mediados del Cretácico, dijo Purugganan. Puede ser que haya llevado algo de tiempo desarrollar los mecanismos por los que se puede deshacer del genoma del cloroplasto de forma segura. Smith y Lee sugirieron que Polytomella puede ser generalmente propensa a la pérdida de genes en sus orgánulos, ya que las mitocondrias tienen uno de los genomas más pequeños de cualquier planta.

Estos estudios muestran que los plástidos pueden al menos pierden su genoma dadas las circunstancias adecuadas, lo que abre la gran pregunta: ¿Por qué tienen genomas? dijo Smith. No sabemos la respuesta a eso.

Después de todo, las plantas no fotosintéticas, incluidos los parásitos como Rafflesia, aún conservan genomas de plástidos, aunque muy reducidos. Incluso el parásito de la malaria Plasmodium, que desciende del mismo ancestro fotosintético que las plantas, todavía se aferra a su genoma de plástido.

Algunos científicos han argumentado que los genomas de plástidos incluyen genes esenciales con funciones metabólicas , como hacer hemo. Pero Rafflesia y Polytomella sugieren que tales genes no son vitales o han sido reubicados. Ambos equipos ahora quieren secuenciar completamente los genomas nucleares de sus respectivas plantas, para ver si contienen los genes de plástidos que faltan. Smith dijo que espera que otros científicos investiguen estas plantas usando microscopía y tinciones que se unen al ADN. El veredicto final llegará cuando muchas personas prueben muchos enfoques, dijo.

Mostrar de manera convincente que algo no existe es siempre un desafío en la ciencia, dijo Kirsten Krause de la Universidad del Ártico de Noruega, quien ha investigado la evolución de plástidos pero no participó en los estudios. Los autores de ambas publicaciones hicieron bien en dejar una puerta trasera abierta al indicar que la pérdida del genoma de los plástidos es una posible conclusión de sus hallazgos, pero ¿todavía no? Un hecho nuevo.

En un correo electrónico, agregó: Sin embargo, estoy convencido de que las publicaciones encenderán una nueva ola de disputa científica y, con suerte, de investigación en este campo.

DR Smith y RW Lee, Un plástido sin genoma: evidencia del alga verde no fotosintética Polytomella, Plant Physiology, doi:10.1104/pp.113.233718, 2014.

J. Molina et al., Posible pérdida del genoma del cloroplasto en la planta con flores parásita Rafflesia lagascae (Rafflesiaceae), Molecular Biology and Evolution, doi:10.1093/molbev/msu051, 2014.

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