Científicos del Centro John Innes del Reino Unido han analizado los genomas de las plantas serpentinas que crecen en suelos duros y pedregosos para averiguar cómo sobreviven en tales condiciones. Parece que han utilizado dos estrategias: la adaptación a su entorno a través de la selección natural que actúa sobre las variantes genéticas que surgieron a nivel local, así como el "tomar prestado" variantes genéticas útiles a partir de una planta relacionada que crece cerca.
Si una planta pudiera elegir dónde crecer, probablemente no elegiría suelos serpentinos y pedregosos.
Derivado de rocas de serpentinita, el suelo serpentino es seco, bajo en nutrientes, y por lo general contiene metales como el níquel y el cromo en concentraciones que serían tóxicas para la mayoría de las especies.
Sin embargo, algunas plantas resistentes han echado raíces en estas tierras yermas y secas – pero ¿Qué es lo que las hace estar tan bien adaptadas a un entorno tan extremo?
Un equipo internacional de científicos, entre ellos el Dr. Kirsten Bomblies y el Dr. Levi Yant del Centro John Innes, han aprovechado los avances en la genómica para averiguar qué genes dan a las plantas serpentinas su increíble tolerancia.
"La tecnología mejorada y un coste mucho más reducido significa que ahora podemos realizar un análisis genómico más complejo que nunca antes", dijo el Dr. Yant, un líder del grupo de investigación en el Centro John Innes y autor de un nuevo estudio publicado en el Proceedings of the National Academy of Sciences. "Quisimos comparar las plantas de la misma especie a partir de poblaciones serpentinas y no serpentinas para encontrar las diferencias entre ellas a nivel genómico."
Las semillas de una planta con flores llamada Arabidopsis arenosa se recogieron por toda Europa. "Hemos estado trabajando en la adaptación de A. arenosa desde hace algunos años, pero luego encontramos un estudio botánico publicado en 1955, que registró una población que crece en suelo serpentino estéril en Austria, que es un hábitat extremo incluso para esta especie" explica el Dr. Bomblies. "Todavía estaba creciendo allí cuando visitamos el mismo lugar en 2010, por lo que recogimos sus semillas, así como las procedentes de cerca de 30 poblaciones no serpentinas, y sembramos todas ellas en jardines en el laboratorio para compararlas."
Este estudio afirma además que A. arenosa es un excelente modelo para el estudio de la base genética de la adaptación. Está estrechamente relacionada con A. thaliana y A. lyrata – dos especies bien estudiadas utilizadas como organismos modelo para la investigación de plantas, lo que ayuda enormemente en la evaluación de la función génica.
Los tejidos de las plantas cultivadas a partir de las semillas recolectadas se utilizaron para análisis genómico. Como era de esperar, los investigadores encontraron que la población serpentina de A. arenosa, en particular, poseía variantes de genes que pueden ayudar a hacer frente a desafíos tales como la sequía y la baja condición de nutrientes en el suelo.
"Sabiendo cuales los genes ayudan a la serpentina A. arenosa a prosperar en suelos pobres, debería ser útil para los mejoradores de cultivos, que pueden ser capaces de utilizar este conocimiento para desarrollar variedades de cultivos resilientes", dijo el Dr. Yant.
Entonces, ¿Cómo la A. arenosa tolerante a suelos serpentinos consigue los cambios genéticos que le han ayudado a colonizar suelos pedregosos?
"Pensamos que algunas de las adaptaciones de A. Arenosa han evolucionado con total independencia a través de la selección natural, pero, curiosamente, también encontramos algunas variantes genéticas claras de de A. lyrataen el genoma de la A. arenosa tolerante a suelos serpentinos, pero no en las otras poblaciones de A. Arenosa, "dijo el Dr. Yant.
"Esto sugiere que la serpentina A. arenosa ha 'tomado prestado' algunos genes ventajosos migrantes a partir de poblaciones de su primo que crece cerca."
Y concluye: "Los resultados de este estudio avanzan en el conocimiento de las formas complejas en que las plantas se adaptan a, e incluso prosperan, en condiciones muy duras, y que el conocimiento es muy importante a medida que buscamos mitigar los efectos de la degradación de las tierras agrícolas y un rápido cambio climático".
Esta investigación fue financiada por el European Research Council, Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (US), National Science Foundation (US) y el Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) del Reino Unido.