Cómo la evolución de las algas primitivas puede brindar pistas sobre las plantas terrestres, según un estudio

La terrestrialización de las plantas, un fatídico evento evolutivo que ocurrió solo una vez, cambió para siempre la faz de nuestro planeta. Dio origen a las plantas terrestres (Embryophyta), los principales constituyentes de la biomasa de la Tierra y fundadores de los niveles actuales de oxígeno atmosférico.

Hoy la superficie de la Tierra está cubierta de plantas. Constituyen la mayor parte de la biomasa terrestre y exhiben una amplia gama de diversidad, desde musgos hasta árboles. La terrestrialización describe el punto en el que un grupo de algas, cuyos descendientes modernos todavía pueden estudiarse en el laboratorio, evolucionó hasta convertirse en plantas e invadió tierras de todo el mundo.

Un grupo internacional de investigadores, encabezado por un equipo de la Universidad de Göttingen, ha generado datos de expresión genética a gran escala para investigar las redes moleculares que operan en una de las algas más cercanas a las plantas terrestres, una humilde alga unicelular llamada Mesotaenium endlicherianum. Sus resultados se publicaron en Nature Plants.

Utilizando una cepa de Mesotaenium endlicherianum que se ha mantenido segura en la Colección de Cultivos de Algas de la Universidad de Göttingen (SAG) durante más de 25 años y la configuración experimental única allí, los investigadores expusieron a esta alga a un rango continuo de diferentes intensidades de luz y temperaturas.

Janine Fürst-Jansen, investigadora de la Universidad de Göttingen y una de las autoras de la investigación, afirmó: “Nuestro estudio comenzó examinando los límites de la resistencia del alga, tanto a la luz como a la temperatura. La sometimos a un amplio rango de calor, que varió entre los 8°C y los 29°C. Nos intrigó cuando observamos la interacción entre una temperatura amplia y una tolerancia a la luz basada en nuestro análisis fisiológico en profundidad”.

La respuesta de las algas no sólo se investigó a nivel morfológico y fisiológico, sino también leyendo la información de unos 10 mil millones de fragmentos de ARN. El estudio utilizó análisis de redes para investigar el comportamiento compartido de casi 20.000 genes simultáneamente.

En estos patrones compartidos, se identificaron genes centrales que desempeñan un papel clave en la coordinación de la expresión genética en respuesta a diversas señales ambientales. Este enfoque no solo ofreció información valiosa sobre cómo se regula esa acción, en el caso de las algas, en respuesta a diferentes condiciones, sino que, combinado con análisis evolutivos, se descubrió cómo estos mecanismos son comunes tanto a las plantas terrestres como las acuáticas.

El profesor Jan de Vries, también especialista de la Universidad de Göttingen y otro de los autores del documento, indicó: “Lo que es tan singular del estudio es que nuestro análisis de red puede señalar cajas de herramientas enteras de mecanismos genéticos que no se sabía que operaban en estas algas. Y cuando las observamos, descubrimos que se comparten a lo largo de más de 600 millones de años de evolución de plantas y algas”.

Como señala Armin Dadras, estudiante de la Universidad de Göttingen y otro de los participantes del equipo de trabajo: “El análisis nos permitió identificar qué genes colaboran en varias plantas y algas. Es como descubrir qué notas musicales armonizan consistentemente en diferentes canciones. Esta idea nos ayuda a descubrir patrones evolutivos a largo plazo y revela cómo ciertas notas genéticas esenciales se han mantenido consistentes en una amplia gama de especies de plantas, como melodías eternas que resuenan en diferentes géneros musicales”, concluyó.