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El Árbol de la Vida tiene estas cosas. Un helecho que podría parecer un organismo no tan complejo resulta ser la criatura con el genoma más grande. Crece en Nueva Caledonia (una isla de Oceanía bajo dominio francés) y si se pudieran colocar unos encima de otros los 160.750.000.000 de pares de bases de su ADN, alcanzaría una altura de 100 metros, 50 veces mayor que el ADN humano. El descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cuánto material genético se puede almacenar en las células y sobre la falta de correlación entre complejidad y genética.
Crece sobre los troncos caídos de los bosques de Nueva Caledonia. Tmesipteris oblancolata, un helecho perteneciente a un género de plantas vasculares del que sólo existen quince especies. Se sabía que al menos dos de sus primos hermanos tenían genomas enormes. Pero hasta ahora, el organismo que contenía ADN con mayor número de pares de bases era otra planta. Japónica parisina. Ahora varios investigadores han caracterizado la longitud genética de la P. japonicahan descubierto que el genoma de la T. oblancolata Es un 7% más alto.
En un nuevo estudio publicado en la revista iCienciaInvestigadores del Real Jardín Botánico de Kew (Reino Unido) y del Institut Botànic de Barcelona (IBB-CSIC) presentan los resultados de su trabajo con este helecho, demostrando que tiene la mayor cantidad de ADN almacenado en el núcleo celular. todos los organismos eucariotas vivos del planeta. Si fuera una bola para desenredar, sería esta. T. oblancolata se extendería entre 105 y 106 metros. “No es una planta icónica, no tiene flores y no es vistosa. De hecho, es una mala hierba que pisotearías sin darte cuenta si no la buscaras”, afirma Jaume Pellicer, investigador del Institut Botànic. «Ni siquiera parece un helecho, no se parece a la imagen tradicional que tenemos de ellos, pero tiene algo especial, tiene un genoma enorme», recuerda.
“No es una planta icónica, no tiene flores y no es vistosa. De hecho, es una mala hierba que, si no la buscas, pisotearías sin darte cuenta”.
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Jaume Pellicer, investigador del Instituto Botánico de Barcelona (IBB-CSIC)
En 2023, Pellicer y su colega del IBB Oriane Hidalgo viajaron a Nueva Caledonia para recoger muestras Tmesipteris, que luego analizaron para estimar el tamaño de sus genomas. En su forma abreviada, el proceso requiere aislar los núcleos de miles de células, teñirlos con un tinte fluorescente y luego medir cuánto tinte se ha unido al ADN en cada núcleo: cuanto más tinte, más grande es el genoma. “Para calcular el calibre utilizamos patrones internos, cultivos como guisantes, arroz o tomates, que son muy conocidos”, afirma Pellicer. En este caso utilizaron ajo, el cultivo con mayor número de pares de bases, en su caso 34 gigabases (Gbp; cada uno son 1.000 millones de pares de bases). En comparación, el genoma humano contiene alrededor de 3,2 Gbp repartidos en 23 cromosomas y, cuando se estira, la longitud del ADN en cada célula es de apenas más de dos metros.
“Tmesipteris es un pequeño género único y fascinante de helechos cuyos ancestros evolucionaron hace unos 350 millones de años, mucho antes de que los dinosaurios caminaran sobre la tierra, y se caracteriza por su crecimiento predominantemente epífito. [que crece principalmente en troncos y ramas de árboles]dice Pellicer. En entrevista vía videollamada, admite que cifraron el genoma del P. japonica Hace años pensaron que habían llegado al límite de que no podía existir otro organismo genéticamente más grande. «La hipótesis de que podría no haber habido una mayor diversidad se basó en el hecho de que no había manera de preservar biológicamente un genoma más allá de 150 gigabases. «Estábamos equivocados», añade.
Un genoma tan grande tiene un precio. Se requieren más recursos energéticos durante la replicación del ADN y la división celular. En células más grandes, la integridad de la estructura física requiere un mayor aporte de energía. A nivel metabólico es más caro. “Por eso creemos que esto les hace menos ventajosos a la hora de adaptarse a los cambios constantes, tanto de clima como de contaminación”, explica Pellicer. Sus ciclos reproductivos son mucho más lentos porque el ciclo celular es mucho más largo que el de una planta con un genoma pequeño. Y la necesidad de nutrientes necesarios para formar ácidos nucleicos es mucho mayor. «Por eso creemos que fueron eliminados durante la evolución», añade Pellicer. De hecho, concluye: «Los genomas gigantes son la excepción; a pesar de la extraordinaria diversidad de tamaños de genomas que existen, la gran mayoría de las plantas tienen genomas pequeños o muy pequeños, por eso estamos tan interesados en ellos».
Los biólogos lo conocen como la paradoja del valor C: el tamaño del genoma no se correlaciona con la complejidad del organismo, y esto los ha desconcertado durante décadas. “Se suponía que cuanto más complejo es un organismo, más grande debe ser su genoma. Ahora sabemos que no es así”, comenta el investigador del IBB. “Y esto se debe principalmente a que la mayor parte del genoma está formado por secuencias repetitivas de ADN, lo que se llamó ADN basura porque se creía que no tenía ninguna función”, añade.
Ninguno de los diez organismos con los genomas más grandes podría ser criaturas muy complejas vistas a través de los ojos humanos. al lado de T. oblancolata y eso P. japonica, aparece en la lista otro helecho del primer género y el muérdago europeo, que cierra la lista, con 100,84 Gbp. En este top ten sólo hay cuatro animales, como el pez pulmonado jaspeado (129,90 Gbp) o el perro de agua de Neuse (117,47 Gbp), que están relacionados con las salamandras.
Pol Fernández, coautor del estudio y también del IBB, da algunas razones del orden de la lista de los genomas más grandes: «La mayoría son plantas y a nivel genómico son capaces de ser viables mediante muchos procesos de hibridación». Si existen genomas tan gigantescos es porque ha habido muchas duplicaciones de genomas y amplificaciones de elementos repetidos, y esto, como sabemos, es mucho más común en las plantas y da lugar a especies viables con más frecuencia que en los animales».
Hasta la fecha, científicos de todo el mundo han estimado el tamaño del genoma de más de 20.000 organismos eucariotas, descubriendo una amplia gama de tamaños de genoma en todo el árbol de la vida. Se ha descubierto que estos, a su vez, tienen un profundo impacto no sólo en su anatomía (ya que los genomas más grandes requieren células más grandes para acomodarlos y tardan más en replicarse) sino también en cómo funcionan, se desarrollan y dónde y cómo se vive.
«¿Quién hubiera pensado que esta pequeña y discreta planta, que la mayoría de la gente probablemente pasaría por delante sin darse cuenta, podría tener un récord mundial de tamaño del genoma?», concluye en una nota Ilia Leitch del Real Jardín Botánico de Kew. Y añade: «En comparación con otros organismos, las plantas son increíblemente diversas en términos de su ADN, y esto debería llevarnos a pensar en su valor intrínseco en el panorama más amplio de la biodiversidad global». límites superiores de lo que es biológicamente posible, y esperamos algún día resolver estos misterios”.
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