Investigadores de la Universidad de Sevilla y la Pablo de Olavide, junto a otras instituciones internacionales, revelan cómo grandes reorganizaciones del genoma permiten a las plantas adaptarse rápidamente a entornos extremos

Un equipo de investigación internacional, liderado por la Universidad de Sevilla, con una destacada participación de la Universidad Pablo de Olavide y la Universidad de Neuchâtel (Suiza) , ha descubierto un mecanismo biológico que ayuda a explicar cómo las plantas logran diversificarse, adaptándose a nuevos entornos y creando nuevas especies. El estudio, publicado en la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), analiza varias especies de Carex (cárices), un grupo de plantas de la familia de la ciperáceas (familia de la horchata o el papiro) que habitan en la isla de La Reunión (Francia).

La investigación demuestra que las inversiones cromosómicas, fragmentos del ADN que cambian de orientación dentro de un cromosoma, pueden actuar como «aceleradores evolutivos». Estas reorganizaciones permiten mantener unidos determinados grupos de genes que aportan ventajas adaptativas, favoreciendo que evolucionen conjuntamente y facilitando la adaptación de las plantas a condiciones ambientales muy diferentes.

Aunque la teoría evolutiva ha destacado tradicionalmente el papel de la selección natural como principal motor de la evolución, este estudio demuestra que la forma en que está organizado el genoma también resulta determinante. Al evitar que determinados grupos de genes se mezclen durante la reproducción, las inversiones cromosómicas permiten que evolucionen conjuntamente y conserven las características que favorecen la supervivencia en cada entorno.

Del bosque húmedo a las cumbres volcánicas áridas

El estudio analiza dos especies hermanas: Carex boryana y Carex borbonica. A pesar de compartir un ancestro común hace medio millón de años, ambas han divergido para colonizar entornos opuestos en la isla de La Reunión. Mientras que C. boryana prospera en bosques montanos húmedos, C. borbonica domina suelos volcánicos áridos y soleados a gran altitud.

«Hemos descubierto que la divergencia genómica no se distribuye de forma uniforme por todo el genoma», explica el investigador principal, Marcial Escudero. «En su lugar, está concentrada de forma desproporcionada dentro de grandes inversiones cromosómicas. Estas regiones actúan como ‘cerrojos genómicos’ que protegen combinaciones de genes adaptativos, permitiendo que estas plantas se especialicen rápidamente en condiciones que, de otro modo, serían hostiles».

Un nuevo ‘límite de velocidad’ para la evolución

El equipo ha comprobado además que los genes situados dentro de estas inversiones evolucionan más deprisa que los del resto del genoma. Entre ellos han identificado genes relacionados con funciones esenciales para la supervivencia de las plantas, como la regulación del agua y la respuesta al estrés hídrico, capacidades fundamentales para vivir en ambientes secos.

Estos resultados muestran que la organización del genoma no solo conserva combinaciones de genes beneficiosas, sino que también puede acelerar la aparición de nuevas adaptaciones. Según los investigadores, este mecanismo ayuda a explicar cómo algunas especies consiguen evolucionar rápidamente cuando colonizan nuevos ambientes.

El legado del Área de Botánica de la UPO y una nueva generación de investigadores

Este hallazgo científico no hubiera sido posible sin casi dos décadas de expediciones e investigación botánica sobre el género Carex llevadas a cabo en la Olavide. El catedrático Modesto Luceño lideró una primera expedición a la Isla de la Reunión en 2008; aquel trabajo de campo fue crucial para establecer las relaciones filogenéticas de estas especies dentro de la antigua sección Spirostachyae del género Carex. Junto a la experiencia de Santiago Martín-Bravo, experto a nivel mundial en la filogenia, sistemática y evolución del género Carex, y el trabajo de campo del investigador postdoctoral José Ignacio Márquez Corro, quien realizó su tesis en la UPO sobre la evolución de los cromosomas holocéntricos bajo la dirección de Martín-Bravo y Escudero, y el investigador predoctoral Rogelio Sánchez Villegas, que desarrolla su tesis doctoral, codirigida igualmente por ambos, en torno a cuestiones poblacionales similares en la especie peninsular Carex laevigata, han aportado una visión analítica vital al equipo para comprender la dinámica de estas poblaciones.

Sobre el estudio

La investigación ha sido liderada por la Universidad de Sevilla y ha contado como principal fuente de financiación con la beca Leonardo a Investigadores y Creadores Culturales 2023 de la Fundación BBVA (LEO23-2-9663-CMT-CMA-11), concedida al investigador Marcial Escudero. El proyecto también ha recibido financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

En el estudio han participado, además, investigadores de la Universidad de Neuchâtel (Suiza), la Universidad Pablo de Olavide, el Conservatoire botanique national de Mascarin (La Reunión), la Universidad de Oslo (Noruega), el Museo Sueco de Historia Natural y el Instituto Max Planck (Alemania).

Referencia:

I. Gómez-Ramos, R. Sánchez-Villegas, A.V. Mohan, C. Lavergne, J. Cerca, J.I. Márquez-Corro, A. Marques, S. Martín-Bravo, M. Luceño, K. Lucek, & M. Escudero, Chromosomal inversions accelerate genetic evolution and drive ecological speciation across an island gradient, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (33) e2604805123, https://doi.org/10.1073/pnas.2604805123

Fuente: Universidad de Sevilla