Cómo una planta se hace carnívora

Algunas plantas carnívoras succionan sus presas; otras las atrapan con pegamento; otras las aprisionan en hojas con forma de botella; otras las agarran en una especie de trampa para ratones... Todas sus estrategias de caza aparecieron en sitios y momentos distintos de la evolución. Sin embargo, el mecanismo molecular detrás de ellas podría ser el mismo.

Se trataría de un fenómeno de convergencia evolutiva: especies distintas, expuestas a retos parecidos, desarrollan en ocasiones los mismos mecanismos genéticos de forma independiente. Es como si la evolución tomara una y otra vez el mismo camino, para alcanzar un determinado objetivo.

Así lo apunta el análisis de la secuencia genética completa de una planta carnívora australiana, el Cephalotus follicularis, publicado en la revista Nature Ecology and Evolution y coordenado por el Instituto Nacional de Biología fundamental del Japón. En el trabajo participaron investigadores de la Universitat de Barcelona (UB).

Anteriormente, ya se había secuenciado el ADN de otra planta carnívora, la Utricularia gibba. No obstante, las particularidades del Cephalotus han revelado mecanismos que con la primera no se habían notado.

HOJAS QUE ATRAPAN INSECTOS

Esta planta que sólo vive en el suroeste de Australia tiene dos clases de hojas: las planas, que producen energía por fotosíntesis, y las que tienen forma de jarra, que atrapan insectos, especialmente hormigas.

Estas suben por las hojas carnívoras, atraídas por un néctar. Cuando entran en las jarras, caen por sus paredes deslizantes o peludas (según la edad de la planta) y se disuelven en un fluido digestivo.

Cómo la evolución ha seleccionado una estructura tan refinada es un misterio. “Estas plantas viven en suelos pobres de nutrientes. Una forma de sobrevivir es especializarse en capturar insectos”, explica Julio Rozas, jefe del equipo de la UB.

Las hojas del Cephalotus dan una oportunidad única para aclarar como se produjo esa especialización. “Podemos comparar [el genoma de] los dos tipos de hojas”, explica Kenji Fukushima, del centro japonés. “Hay genes que se expresan en unas hojas y no en las otras”, detalla Rozas.

{"zeta-legacy-despiece-vertical":{"title":"Altas temperaturas para las hojas insect\u00edvoras","text":"La planta carn\u00edvora\u00a0Cephalotus\u00a0desarrolla hojas insect\u00edvoras solo a altas temperaturas. Estas son las condiciones en que sus presas tienen mayor movilidad. Por medio de la temperatura, los investigadores pueden controlar la evoluci\u00f3n de las hojas desde su formaci\u00f3n. Este sistema ha ayudado a encontrar los genes que funcionan de forma diferente en el desarrollo de hojas normales y hojas carn\u00edvoras. La otra innovaci\u00f3n metodol\u00f3gica es la aplicaci\u00f3n del programa bioinform\u00e1tico Badirate, desarrollado por el equipo de Barcelona. Este algoritmo, pensado para analizar genes de artr\u00f3podos y moscas, ya se aplic\u00f3 para estudiar el ADN del caf\u00e9 y ahora se ha adaptado a las carn\u00edvoras."}}

En concreto, la diferencia se limita a un grupo de genes que se pensaba que estaban dedicado a la defensa de la planta de los microbios. En las hojas carnívoras, estos genes expresan proteínas distintas, que le confieren la capacidad de digerir insectos.

Probablemente, la selección natural ha “reciclado” los mecanismos de defensa para llevar a cabo la digestión.  “Muchos componentes de los microbios […] también están presentes en los cuerpos de los insectos”, argumenta Fukushima. Las armas contra los primeros pueden servir contra los segundos.

“Este trabajo es excelente, pero no me sorprende porque está en línea con estudios bioquímicos anteriores”, comenta Lubomír Adamec, experto en plantas carnívoras del Instituto Botánico de la República Checa, no implicado en el trabajo.

EVOLUCIÓN CONVERGENTE

Sin embargo, el estudio va más allá. “Al estudiar cuatro especies distintas de plantas carnívoras, vimos que en varios casos los enzimas responsables de la digestión eran los mismos”, explica Rozas. También el mecanismo genético subyacente podría ser el mismo.

“Es un artículo importante”, afirma Toni Gabaldón, investigador en genética comparativa del Centre de Regulació Genòmica de Barcelona, no implicado en la investigación. El Cephalotus “pertenece a un clado [rama evolutiva] distante con respecto al de las otras plantas: esto permite ver si las adaptaciones a la misma estrategia de alimentación son parecidas”.

Las plantas analizadas se hicieron carnívoras en sitios distintos, a lo largo de 100 millones de años. No obstante, la selección natural “reclutó” repetidamente los mismos genes. “Evidentemente, la adaptación a comer insectos impone una fuerte presión y hay pocas maneras de llevarla a cabo”, comenta Gabaldón.

“Dado que muchos linajes distintos adquirieron esa capacidad usando un repertorio genético pequeño, otras muchas plantas de flor podrían tener el potencial de convertirse en carnívoras, si este estilo de vida encajara con sus hábitats”, concluye Fukushima.