{"id":35120,"date":"2022-09-01T05:06:55","date_gmt":"2022-09-01T10:06:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/como-evolucionaron-las-plantas-diferentes-formas-de-producir-cafeina\/"},"modified":"2022-09-01T05:06:55","modified_gmt":"2022-09-01T10:06:55","slug":"como-evolucionaron-las-plantas-diferentes-formas-de-producir-cafeina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/como-evolucionaron-las-plantas-diferentes-formas-de-producir-cafeina\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo evolucionaron las plantas Diferentes formas de producir cafe\u00edna"},"content":{"rendered":"

Citrus sinensis<\/em> produce cafe\u00edna en sus floresWIKIMEDIA, ELLEN LEVY FINCHSe sabe que las especies de plantas pertenecientes a ramas divergentes del \u00e1rbol evolutivo han evolucionado de forma independiente en la producci\u00f3n de cafe\u00edna. Seg\u00fan los cient\u00edficos de la Universidad de Western Michigan, las plantas productoras de cafe\u00edna han tomado varias rutas bioqu\u00edmicas diferentes para sintetizar el estimulante. Caf\u00e9, t\u00e9, cacao, naranja y guaran\u00e1; las plantas producen cafe\u00edna usando una variedad de enzimas y sustratos, informaron los investigadores en PNAS <\/em>esta semana (20 de septiembre).<\/p>\n

“Este es un art\u00edculo muy bueno que ilustra la multiplicidad de v\u00edas de adaptaci\u00f3n utilizadas en la evoluci\u00f3n bioqu\u00edmica” dijo el bi\u00f3logo evolutivo Michael Clegg de la Universidad de California, Irvine, quien no particip\u00f3 en el estudio.<\/p>\n

La cafe\u00edna es producida por aproximadamente 30 de las 300,000 o m\u00e1s especies diferentes de plantas con flores en el mundo, estim\u00f3 Todd Barkman del oeste de Michigan, quien dirigi\u00f3 el nuevo estudio. La naturaleza divergente de estas especies y de las funciones de la mol\u00e9cula…<\/p>\n

De hecho, los estudios han demostrado que el caf\u00e9 (Coffea arabica<\/em>) y el t\u00e9 (Camellia sinensis<\/em>) utilizan diferentes enzimas para generar cafe\u00ednaxantina metiltransferasas (XMT) y cafe\u00edna sintasas (CS), respectivamente. Adem\u00e1s, las comparaciones del genoma del caf\u00e9 (Coffea canephora<\/em>) con los genes del cacao (Theobroma cacao<\/em>) y el t\u00e9 han proporcionado una confirmaci\u00f3n gen\u00e9tica de la evoluci\u00f3n convergente en lugar de divergente de la producci\u00f3n de cafe\u00edna. <\/p>\n

Para comprender mejor las similitudes y diferencias de la producci\u00f3n de cafe\u00edna en todo el reino vegetal y examinar su evoluci\u00f3n convergente, Barkman y sus colegas compararon el proceso en el t\u00e9 y el caf\u00e9 con tres especies de flores adicionales: cacao, guaran ( Paullinia cupana<\/em>) y naranja (Citrus sinensis<\/em>).<\/p>\n

A pesar de utilizar diferentes enzimas, las plantas de caf\u00e9 y t\u00e9 producen cafe\u00edna a trav\u00e9s de los mismos pasos bioqu\u00edmicos: metilaci\u00f3n del nucle\u00f3sido xantosina, seguido de otros dos pasos de metilaci\u00f3n para producir cafe\u00edna. Por lo tanto, Barkman y sus colegas supusieron que el cacao, el guaran y la naranja utilizar\u00edan los mismos pasos. Aislaron y analizaron enzimas XMT candidatas de naranja y enzimas CS de guaran y cacao, pero, para consternaci\u00f3n de los investigadores, descubrieron que las prote\u00ednas no catalizar\u00edan las reacciones.<\/p>\n

Ciertamente esper\u00e1bamos que estas plantas usaran las mismas v\u00edas bioqu\u00edmicas que utilizan el caf\u00e9 y el t\u00e9 porque durante 30 a\u00f1os esa ha sido la<\/em> v\u00eda de la cafe\u00edna en las plantas, dijo Barkman. Debo decirte que desperdiciamos un a\u00f1o tratando de obligar a esas enzimas a producir cafe\u00edna de la misma manera que supuestamente lo hacen todas las plantas.<\/p>\n

Posiblemente por desesperaci\u00f3n, Barkman consider\u00f3 que las enzimas podr\u00edan utilizar sustratos alternativos. Para cada enzima, probamos todos los sustratos posibles relacionados con la red biosint\u00e9tica de la cafe\u00edna, le dijo a The Scientist<\/em>. Y, por fin, los experimentos funcionaron. Todos saltamos de alegr\u00eda, dijo Barkman.<\/p>\n

Result\u00f3 que mientras las v\u00edas del t\u00e9 y el caf\u00e9 comienzan con la xantosina, las otras plantas estudiadas utilizan una mol\u00e9cula similar, llamada xantina. Algunas o todas las mol\u00e9culas intermedias en las v\u00edas tambi\u00e9n difer\u00edan en la s\u00edntesis de cafe\u00edna de las plantas de cacao, naranja y guaran.<\/p>\n

Esto realmente ilustra la naturaleza idiosincr\u00e1sica de c\u00f3mo la selecci\u00f3n puede elegir, dijo Barkman.<\/p>\n

El equipo pas\u00f3 a investigar c\u00f3mo podr\u00edan haber evolucionado las enzimas, centr\u00e1ndose en la enzima XMT del linaje Citrus<\/em>. Al comparar las secuencias de XMT ort\u00f3logas de aproximadamente otras 500 especies con flores y al calcular las probabilidades de sustituciones de amino\u00e1cidos durante millones de a\u00f1os, los investigadores recrearon enzimas ancestrales putativas y las probaron en ensayos bioqu\u00edmicos.<\/p>\n

Descubrieron que el ancestro sint\u00e9tico m\u00e1s antiguo, que el linaje Citrus <\/em>habr\u00eda compartido con el caf\u00e9, pod\u00eda metilar el \u00e1cido benzoico y el \u00e1cido salic\u00edlico (\u00e1cidos carbox\u00edlicos involucrados en el aroma floral, la defensa contra pat\u00f3genos y m\u00e1s), pero no pod\u00eda metilar la xantina o xantosina. Sin embargo, un ancestro sint\u00e9tico m\u00e1s reciente de Citrus<\/em> XMT podr\u00eda utilizar tanto \u00e1cido salic\u00edlico como xantina, seg\u00fan descubri\u00f3 el equipo.<\/p>\n

La innovaci\u00f3n aqu\u00ed es con la resurrecci\u00f3n de las enzimas ancestrales, dijo el evolutivo bi\u00f3logo de plantas Jim Leebens-Mack de la Universidad de Georgia. [Los autores] hicieron un trabajo maravilloso al demostrar un camino muy plausible hacia la convergencia.<\/p>\n

Las enzimas ancestrales resucitadas brindan informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo funciona la evoluci\u00f3n, dijo Leebens-Mack, pero tambi\u00e9n nos dan una idea de c\u00f3mo los bioingenieros pueden modificar genes existentes para asumir nuevas funciones.<\/p>\n

No se trata solo de describir lo que sucedi\u00f3 en el pasado, agreg\u00f3, se trata de darnos una idea de lo que es posible en el futuro.<\/p>\n

R. Huang et al., <\/strong>Evoluci\u00f3n convergente de cafe\u00edna en plantas por cooptaci\u00f3n de enzimas ancestrales extra\u00eddas, PNAS,<\/em> doi:<\/strong>10.1073\/pnas.1602575113 , 2016.<\/strong><\/p>\n

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