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por Miguel Ángel Criado
04 Junio 2024
del Sitio Web
ElPais
El helecho 'Tmesipteris
oblanceolata'
crece sobre los
troncos caídos de las selvas de
Nueva
Caledonia, en Oceanía.
POL FERNANDEZ
Su ADN extendido
tendría una longitud de unos
cien metros,
50 veces más que el de los
humanos...
El árbol de la vida tiene estas cosas.
Un helecho, que puede parecer un organismo no
demasiado complejo, resulta que es el ser vivo con el genoma más
grande.
Crece en
Nueva Caledonia (isla de Oceanía
bajo soberanía francesa) y si se pudieran poner los 160.750.000.000
pares de bases de su ADN uno encima del otro, se elevaría hasta los
100 metros, 50 veces más 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.
Sobre los troncos caídos de las selvas de Nueva Caledonia crece el
Tmesipteris oblanceolata, un
helecho que pertenece a un género de plantas vasculares de las que
apenas hay una quincena de especies.
Se sabía que al menos dos de sus primas hermanas
tenían genomas gigantes.
Pero hasta ahora, el organismo que contenía el
ADN con un mayor número de pares de bases era otra planta, la
Paris Japonica.
Ahora varios investigadores de los que
caracterizaron la longitud genética de la P. japonica, han
descubierto que el genoma de la T. oblanceolata es un 7%
mayor.
En un nuevo estudio (A
160 Gbp Fork Fern Genome shatters size record for Eukaryotes)
publicado en la revista científica iScience, investigadores
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 cuenta
con la mayor cantidad de ADN almacenado en el núcleo de sus células
de cualquier organismo vivo eucariota del planeta.
Si fuera un ovillo por desliar, el T.
oblanceolata se extendería entre 105 y 106 metros.
"No es una planta icónica, no tiene flores,
ni es llamativa. De hecho, es un hierbajo que, si no lo estás
buscando, lo pisotearías sin darte cuenta", dice 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
que le hace especial, tiene un genoma gigante", recuerda.
"No es una
planta icónica,
no tiene flores,
ni es llamativa.
De hecho, es un
hierbajo que,
si no lo estás
buscando,
lo pisotearías
sin darte cuenta"
Jaume Pellicer,
investigador del
Institut Botànic de Barcelona
(IBB-CSIC)
En 2023, Pellicer y su colega del IBB Oriane Hidalgo,
viajaron a Nueva Caledonia para recoger muestras de Tmesipteris,
que luego analizaron para estimar el tamaño de sus genomas.
En su versión resumida, el proceso necesita
aislar los núcleos de miles de células, teñirlos con un tinte
fluorescente y luego medir cuánto tinte se había unido al ADN dentro
de cada núcleo:
cuanto más tinte, más grande era el genoma.
"Para calcular el tamaño, usamos patrones
internos, plantas cultivadas como la del guisante, el arroz
o el tomate, que se conocen muy bien", cuenta Pellicer.
En este caso, el estándar que usaron fue el del
ajo, que es la planta cultivada con un mayor número de pares de
bases, en su caso, 34 gigabases (Gbp, por sus siglas en inglés; cada
una son 1.000 millones de pares de bases).
Por comparación, el genoma humano contiene
alrededor de 3,2 Gbp distribuidos en 23 cromosomas y, cuando se
estira, la longitud del ADN en cada célula apenas supera los dos
metros.
"Tmesipteris es un pequeño género
único y fascinante de helechos, cuyos antepasados evolucionaron
hace unos 350 millones de años, mucho antes de que los
dinosaurios pisaran la Tierra, y se distingue por su hábito
principalmente epífito [que crece principalmente en troncos y
ramas de árboles]", dice Pellicer.
En una entrevista por video-llamada, reconoce que
cuando cifraron el genoma de la P. japonica años atrás,
creyeron haber llegado al límite, que no podría haber otro organismo
más grande en términos genéticos.
"La hipótesis de que quizás no había mayor
diversidad se basaba en que no habría posibilidad de mantener
biológicamente un genoma más allá de las 150 gigabases.
Estábamos equivocados", añade.
En primer plano, el investigador
Jaume Pellicer y, detrás, Pol Fernández.
Ambos
fotografiados por Oriane Hidalgo, durante la búsqueda del helecho.
Los tres son
científicos del Institut Botànic de Barcelona.
Oriane Hidalgo
Un genoma tan grande tiene sus costes.
Requiere más recursos energéticos a la hora de
replicar el ADN, de dividir las células. En las células más grandes,
la integridad de la estructura física requiere de un aporte mayor de
energía.
Es más costoso a nivel metabólico.
"Por eso pensamos que los hace menos
ventajoso a la hora de adaptarse a los cambios constantes, tanto
climáticos como de contaminación", explica Pellicer.
Tienen unos ciclos reproductivos que son mucho
más lentos porque el ciclo celular es mucho más largo que en una
planta con un genoma pequeño.
Y la demanda de nutrientes que requieren para
construir los ácidos nucleicos es mucho mayor.
"Así que creemos que, a lo largo de la
evolución, han ido siendo eliminados", añade Pellicer.
De hecho, termina,
"los genomas gigantes son la excepción, a
pesar de la extraordinaria diversidad de tamaños genómicos que
hay, la gran mayoría de plantas tienen genomas pequeños o muy
pequeños, por eso nos interesan tanto".
Los biólogos la conocen como la 'paradoja del
valor C':
el tamaño del genoma no se correlaciona con
la complejidad del organismo y eso les ha roto la cabeza durante
décadas.
"Se pensaba que cuando más complejo era
un organismo, mayor debía ser el tamaño de su genoma. Ahora
sabemos que no es así", comenta el investigador del IBB.
"Y principalmente se debe a que la mayor
parte del genoma está compuesto de secuencias de ADN
repetitivas, lo que se ha venido llamando
ADN basura porque se creía
que no tenía función alguna", añade.
Ninguno de los diez organismos con mayor genoma
podría ser, visto con ojos humanos, un ser vivo muy complejo.
Además de la T. oblanceolata y la
P. japonica, en la lista aparece otro helecho del
género de la primera y el muérdago europeo, que cierra la lista, con
100,84 Gbp.
En este top ten solo hay cuatro animales,
como,
-
el pez pulmonado jaspeado (129,90 Gbp)
-
el perro de agua del río Neuse (117,47
Gbp), emparentado con las salamandras...
Pol Fernández, coautor del estudio y
también del IBB da algunas razones sobre el orden de la lista de los
mayores genomas:
"La mayoría son plantas y es que a nivel
genómico son capaces de ser viables haciendo muchos procesos de
hibridación.
Cuando hay estos genomas tan gigantes es
porque ha habido muchísimas duplicaciones de genomas,
amplificaciones de elementos repetidos y esto en plantas sabemos
que es mucho más frecuente y da especies viables más
frecuentemente que en animales".
Hasta la fecha, científicos de todo el mundo han
estimado el tamaño del genoma de más de 20.000 organismos
eucariotas, revelando en el proceso 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 solo en su anatomía, ya que los genomas más
grandes necesitan células más grandes para albergarlos y tardan más
en replicarse, sino también en cómo funcionan, evolucionan y dónde y
cómo viven.
"¿Quién hubiera pensado que esta planta
pequeña y sencilla, sobre la que la mayoría de la gente
probablemente pasaría sin darse cuenta, podría tener un récord
mundial en tamaño de genoma?", concluye Ilia Leitch, de
Real Jardín Botánico de Kew, en una nota.
Y añade:
"En comparación con otros organismos, las
plantas son increíblemente diversas en cuanto al ADN, y eso
debería llevarnos a pensar sobre su valor intrínseco en el
panorama más amplio de la biodiversidad global.
Este descubrimiento también plantea muchas
preguntas nuevas y apasionantes sobre los límites superiores de
lo que es biológicamente posible, y esperamos resolver estos
misterios algún día".
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