Descubrir genes para la supervivencia en entornos hostiles.

Comprender los mecanismos de adaptación de las plantas para hacer frente al cambio climático.

En el contexto actual de cambio climático y con el desarrollo de entornos cada vez más secos en determinadas regiones del mundo, parece necesario comprender mejor los mecanismos de adaptación de las plantas. Se acaba de dar un gran paso gracias a un equipo de investigadores que ha descubierto la fuente genética que permite a las plantas adaptarse y sobrevivir en condiciones climáticas adversas. Estos resultados han sido publicados en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), en particular, podría permitir a los científicos desarrollar variedades resistentes al cambio climático y así promover la agricultura en ambientes particularmente secos y pobres en nutrientes. En particular, permitirá incrementar la producción en zonas que actualmente sufren sequía y reducir la inseguridad alimentaria asociada a esta.

El equipo, que incluyó a botánicos, microbiólogos, ecólogos y especialistas en genoma, se interesó por diferentes especies de plantas que habitan actualmente el desierto de Atacama.

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El desierto de Atacama, el laboratorio natural perfecto

El Desierto de Atacama se ubica en el norte de Chile, entre el Océano Pacífico y la Cordillera de los Andes. Es el lugar más seco de la tierra. Sin embargo, decenas de especies de plantas prosperan allí. Además de la falta de agua, estas plantas deben adaptarse a condiciones de gran altitud (fluctuaciones extremas de temperatura, altas cantidades de radiación solar) y con suelos particularmente pobres en nutrientes. Estas duras condiciones hacen del Desierto de Atacama un laboratorio natural ideal, que ha sido estudiado intensamente durante diez años.

Como parte del estudio, los investigadores identificaron 22 sitios para caracterizar las condiciones ambientales de este lugar y las plantas que viven en él. El objetivo es identificar con éxito las especies mejor adaptadas e identificar los genes que les permiten sobrevivir y prosperar en este duro entorno desértico.

Para determinar las secuencias de proteínas que juegan un papel en la adaptación de una planta a las condiciones ambientales del desierto de Atacama, los científicos utilizaron un enfoque llamado filogenético, que tiene como objetivo reconstruir la historia evolutiva de una especie utilizando datos de su genoma. El ADN de 32 especies de plantas del desierto de Atacama se comparó con 32 especies de mocosos, que son genéticamente similares, pero no están adaptadas a estas condiciones de vida particulares.

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Identificación de mutaciones genéticas responsables de la adaptación

Por tanto, se examinaron los genes de estas diferentes especies de plantas con el fin de identificar cambios en la secuencia codificante de la secuencia de ADN, especialmente para la supervivencia en estas condiciones ambientales. Este trabajo por excelencia requería una gran cantidad de potencia informática. Al final, los investigadores identificaron 265 genes cuyas mutaciones fueron seleccionadas por la evolución en un entorno hostil. Estas mutaciones adaptativas están notablemente presentes en los genes involucrados en la fotosíntesis, permitiendo que las plantas se adapten a la fuerte luz y radiación solar de Atacama. Se detectaron otras modificaciones en los genes implicados en la regulación de la respuesta al estrés hídrico, a la presencia de iones salinos y minerales, lo que indica la buena adaptación de estas plantas a suelos pobres en nutrientes.

Los investigadores también descubrieron que algunas especies desarrollaron interacciones con bacterias en sus raíces, lo que promueve su crecimiento. Esta estrategia adaptativa permite, en particular, mejorar el consumo de nitrógeno, un nutriente esencial para el crecimiento de las plantas, mientras que el suelo del desierto de Atacama está relativamente desprovisto de él.

Este estudio proporciona una mejor comprensión de las estrategias evolutivas aplicadas en entornos extremos. Además, la mayoría de las plantas de Atacama están estrechamente relacionadas con cultivos básicos como cereales, legumbres o patatas. Los genes identificados representan así una mina de oro genética para desarrollar cultivos más resistentes y adaptarse a la expansión en regiones áridas y desérticas.

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