Unha investigación sobre os mecanismos de defensa das plantas abre novas vías de comprensión dos procesos evolutivos
O sabor tan característico da mostaza ou do ‘wasabi’ conforma, en realidade, un xeito de defensa química que algunhas plantas utilizan fronte ao ataque dos seus ‘depredadores’. Para logralo, as plantas producen moléculas dese sabor, os chamados glucosinolatos. Non é a única forma de defensa, porque ademais da química, poden desenvolver estratexias físicas en forma de lanuxe ou tricomas, por exemplo. Estas manifestacións eríxense no resultado dunha evolución que os organismos transmiten entre xeracións en base á experiencia acumulada, é dicir, lévano gravado no seu ADN, ou polo menos iso era o que se pensaba ata o de agora. Neste senso, a investigadora da USC Mar Sobral, nun artigo que acaba de ver a luz na revista PNAS, afonda na posibilidade de que o ambiente —e non só a devandita experiencia acumulada— teña capacidade para cambiar directamente a expresión dos xenes mediante mecanismos moleculares.
Mar Sobral da USC e Rodolfo Dirzo da Universidade de Stanford, xunto a outros colaboradores, profundan en que o feito de que esa expresión teña efectos beneficiosos para os organismos, facilitando a súa adaptación, “implicaría que os procesos evolutivos das poboacións explicados por Darwin se compliquen ao estar tamén mediados por efectos directos do ambiente no individuo, como intuía Lamarck”.
Dende o exterior dos xenes
Ata hai pouco máis dunha década pensábase que un aspecto tan relevante para a evolución como é a forma física dos organismos, o seu fenotipo, viña determinado pola secuencia do seu ADN. É dicir, a teoría sinalaba que o fenotipo estaba exclusivamente determinado polos xenes. A epixenética, os mecanismos que se producen no exterior dos xenes e que poden modificar a súa expresión, achegan agora un novo elemento para o debate ao que investigadores da USC, da Misión Biolóxica de Galicia (CSIC) e das universidades de Stanford e California-Davis contribúen cunha nova liña de investigación. Este traballo liderado pola investigadora Mar Sobral atopou que as eirugas que atacan o ravo salvaxe (Raphanus sativus) inducen cambios na súa metilación, mellorando os seus mecanismos de defensa, o que se traduce en procesos químicos (glucosinolatos) e físicos (pelos foliares). A doutora Sobral destaca igualmente a transmisión xenética destes cambios xa que, como explica, serían herdados directamente polos fillos dos ravos atacados polas eirugas.
O estudo “encontra metilación herdable relacionada coas defensas químicas e físicas das plantas, inducidas directamente por parte das eirugas que as atacan, tanto en plantas novas como adultas”. Como explica Mar Sobral, a metilación é un mecanismo epixenético que consiste na adición de grupos metilos (grupos químicos pequenos) a algunhas das bases citosinas do ADN, o que pode activar, reducir ou inhabilitar a actividade dalgúns xenes. En opinión da investigadora, este traballo representa un notable avance na comprensión dalgúns procesos ontoxénicos e evolutivos das plantas.
Camiño alternativo
A importancia dos procesos transxeneracionais estudados é que o ambiente pode inducir directamente cambios nos xenes dos organismos por vía epixenética (dende o exterior dos xenes), ademais de influír decisivamente na súa expresión, “entón a epixenética traduciríase nun camiño alternativo que funciona como un ‘atallo’ para o cambio evolutivo”, reflexiona a doutora Sobral.
Os estudos epixenéticos son recentes, xa que hai apenas unha década que se comezaron a aplicar no campo da ecoloxía evolutiva. “A partir dese intre cobran sentido actual as teorias ‘lamarckianas’, en conxunción coa selección natural explicada por Darwin”. Dende os anos 60 coñécense os mecanismos epixenéticos que poderían alterar a probabilidade de expresión dos xenes, “sen cambiar a secuencia dos coñecidos catro nucleótidos cos que se codifica a vida: Guanina, Timina, Citosina e Adenina”. Como engade Mar Sobral, os estudos de epixenética desenvólvense neses anos, sobre todo no campo da medicina do cancro, axudando a desvelar certos mecanismos desta enfermidade.
Artigo en PNAS
O artigo acaba de ser publicado co título ‘Phenotypic plasticity in plant defense across life stages: inducibility, transgenerational induction, and transgenerational priming’. Este traballo desenvolve un experimento multixeracional para determinar se a indución de defensa nas plantas de ravo salvaxe se reflexaba en modificacións de ADN (metilación). Ademais o equipo examinou as diferenzas entre plantas máis novas e as súas predecesoras para avaliar a evolución das súas defensas químicas (glucosinolatos) e físicas (tricomas) nesta especie.
A eiruga que atacou a planta desencadeou a metilación do xenoma tanto nas plantas obxectivo como na súa descendencia. Nunha xeración, ambas defensas (a física e a química) “eran altamente inducibles na etapa xuvenil da planta, pero só as defensas químicas eran inducibles en plantas adultas”. Entre xeracións de xeracións, o contacto da eiruga coas plantas nai provocou “unha forte indución directa de defensas físicas na súa proxenie, con efectos que duraron dende a plántula ata as etapas reprodutivas”. Para as defensas químicas, non obstante, “esta indución transxeracional foi evidente só en adultos”.