Amborella: Única superviviente de la más antigua línea de plantas con flor

Amborella es el último testigo del enorme éxito biológico de plantas con flor, que se han desarrollado desde hace millones de años; su linaje proviene de la más antigua linea de plantes de este tipo. La secuenciación de su genoma, publicada en fechas recientes por la revista Science, permite comprender en mayor profundidad la evolución de estas plantas, que ha conducido al desarrollo de una extraordinaria diversidad, hasta llegar a las más de 300.000 especies conocidas en la actualidad.
Los investigadores también reconstruyen la historia de la propia Amborella, mostrando la presencia de mecanismos evolutivos muy originales en este arbusto, cuyo ADN mitocondrial contiene en la actualidad genomas enteros de otras especies. Por último, subrayan la existencia en Nueva Caledonia, de donde la planta es endémica, de dos zonas que actuaron como refugio durante los periodos glaciales, y sin las cuales no contaríamos en la actualidad con esta planta, testigo del pasado.

Una ventana abierta al ancestro común

¿Por qué las plantas con flor proliferaron repentinamente en la Tierra hace millones de años? Para arrojar algo de luz sobre este enigma, los investigadores del «Proyecto Genoma Amborella», dirigido por la Penn State University de Estados Unidos y que reúne a científicos de una decena de países, decidieron enfocar sus esfuerzos hacia este arbusto neocaledonio. Se trata del último vestigio de la más antigua línea de plantas con flor. Esto lo convierte en una especie de testigo de tiempos pretéritos. La secuenciación de su genoma ha permitido a los investigadores reconstruir el del ancestro común de todas las plantas con flor, revelando que el material genético de este último se reprodujo hace unos 200 millones de años. Dicho de otro modo: su ADN se «duplicó», es decir, se copió completamente, hasta alcanzar los 14.000 genes codificantes. Este mecanismo molecular, denominado duplicación, constituye uno de los motores de la evolución. Entre los 14.000 genes codificantes, muchos han evolucionado a lo largo de las eras geológicas, ofreciendo a las plantas con flor nuevas funciones, como la capacidad de las semillas para almacenar reservas nutritivas. Estos trabajos muestran que la duplicación del genoma de su ancestro común permitió a las plantas con flor alcanzar la increíble diversidad observada en la actualidad: más de 300.000 especies.

El recuerdo de la evolución, conservado

Paralelamente, los investigadores del IRD analizaron la variabilidad genética de las poblaciones neocaledonias de Amborella, con el fin de reconstruir su historia evolutiva en su área natural. Los genomas de las diferentes poblaciones de Amborella muestran que su ancestro común se remonta, al menos, a hace 2 millones de años. Los científicos han observado también que las comunidades sufrieron una drástica reducción hace unos 320.000 años. A continuación se produjeron otros decrecimientos más o menos importantes. ¿Por qué disminuyeron de este modo las poblaciones de Amborella? Aún no hay respuesta para esta pregunta.

A lo largo de su evolución, la diversidad genética de esta planta se estructuró en cuatro grupos geográficamente separados en la isla de Grande-Terre, ocupando un amplio nicho ecológico. Los investigadores han demostrado la existencia de dos macizos que habrían servido de refugio durante los últimos periodos glaciales (hace 21.000 años, aproximadamente), y a partir de los cuales Amborella habría colonizado nuevos territorios. Sin estos refugios, no hubiera sobrevivido hasta nuestros días, tal y como ocurrió con otras especies neocaledonias, y no hubiera permitido a los científicos remontarse al pasado de las plantas con flor. 

Varios genomas en uno

Science ha publicado también otro descubrimiento importante: los investigadores del IRD contribuyeron a poner al día en Amborella un original mecanismo de transferencia de genomas mitocondriales desde otras especies vegetales. El ADN mitocondrial, o ADNm, difiere del ADN contenido en el núcleo celular. Este ADN específico permite rastrear la línea materna en los árboles filogenéticos de las especies. Es, así, muy estudiado por los genéticos de poblaciones. Los investigadores han secuenciado el de Amborella, mostrando que ha incorporado los de otras seis especies, entre las que se encuentran plantas con flor que surgieron tras el arbusto neocaledonio. Estas transferencias «horizontales», es decir, de especie a especie sin pasar por la vía sexual, habían sido ya evidenciadas a través de genes simples aislados. Sin embargo, es la primera vez que los científicos observan este mecanismo a escala de genomas mitocondriales completos. En este mismo estudio, los investigadores han presentado un modelo para explicar el singular fenómeno, cuya comprensión no es buena aún.

Cuidar de Amborella, amenazada por la degradación de su hábitat, y mejorar su preservación a escala local es una responsabilidad global. Hoy en día, esta planta goza de un programa de conservación, apoyado principalmente por la Fundación de Francia.

• Información bibliográfica completa
• Rice, D., A. Alverson, A. Richardson, G. Young, M. Sanchez-Puerta, J. Munzinger, K. Barry, J. Boore, Y. Zhang, C. dePamphilis, E. Knox, and J. Palmer. Horizontal Transfer of Entire Genomes via Mitochondrial Fusion in the Angiosperm Amborella. Science, 20 décembre 2013.