Una planta carnívora descarta el ADN basura

La reciente publicación del genoma de la planta carnívora Utricularia contradice la hipótesis que sostiene que los organismos más complejos requieren grandes cantidades de ADN no codificante.

Vesículas de 1 milímetro de largo de ‘Utricularia gibba’. / Ibarra-Laclette, Pérez-Torres y Lozano-Sotomayor.

Los genes que codifican proteínas esenciales representan aproximadamente el 2%  del genoma humano. El resto consiste en material genético conocido como ADN no codificante o ADN basura, que no codifica para generar proteínas. Los científicos llevan años intentando descifrar por qué existe este material en tan grandes cantidades.

Investigaciones recientes de grandes consorcios internacionales han propuesto que este genoma basura tiene un papel importante en la regulación de los genes codificantes. Pero ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Nature ofrece un punto de vista inesperado: la mayoría del ADN no codificante, que es abundante en muchos seres vivos, puede no ser tan necesario para los procesos celulares.

El estudio se realizó con el genoma de la planta carnívora Utricularia gibba, que habita en ambientes acuáticos de agua dulce, como humedales o pantanos, y su genoma es el más pequeño de una planta multicelular que se haya secuenciado. Ha desarrollado un complejo sistema de caza: bombea agua desde una diminutas cámaras llamadas vesículas, convirtiéndolas en una bomba de succión que puede chupar y atrapar a sus desprevenidas víctimas.

Los investigadores afirman que el 97% del genoma de la planta consiste en genes y pequeños fragmentos de ADN que los controlan, al contrario de lo habitual en una planta similar. Parece pues que la planta ha ido eliminando este ADN basura de su material genético a lo largo de muchas generaciones. Ello podría explicar la diferencia entre esta planta carnívora y otras especies con gran cantidad de ADN basura como el maíz, el tabaco o incluso los seres humanos.

El trabajo fue dirigido por Luis Herrera-Estrella, director y profesor del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad LANGEBIO y por Víctor Albert, profesor de la Universidad de Buffalo, con la participación de científicos Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona, de Estados Unidos, México, China, Singapur y Alemania.

Solo el 3% es basura

“La gran noticia es que solo el 3% del material genético de U. gibba, es el llamado ADN basura, comenta Albert. “De alguna manera, esta planta ha depurado la mayor parte de lo que constituye el genoma de las plantas. Esto indica que es posible tener una planta multicelular perfecta, con  diferentes tipos de células, órganos y tejidos como las flores, sin los remanentes. No es necesario el ADN basura”.

Los científicos han dedicado cuantiosas horas en desvelar cuál es la función del ADN no codificante y por qué existe en tales cantidades. Una serie reciente de artículos de ENCODE, un proyecto de investigación internacional altamente publicitado, señaló que la mayor parte del ADN no codificante (8%) parece jugar un papel en las funciones bioquímicas, como es la regulación y la promoción de la conversión de ADN en su pariente, el ARN, necesario en la síntesis de proteínas.

Pero Herrera-Estrella, Albert y sus colaboradores argumentan que los organismos podrían no necesitar acumular ADN basura para salir beneficiados. Por el contrario, proponen que algunas especies podrían tener un sesgo mecanicista, hacia la eliminación de una gran cantidad de ADN no codificante mientras otros podrían tener tendencia justo en la dirección contraria, hacia la inserción de ADN y las duplicaciones.

Los organismos podrían no necesitar acumular ADN basura para salir beneficiados

Estos sesgos no significan que una manera sea mejor que la otra, sino que cada organismo adopta una y otra en diferentes grados. El lugar que ocupe el organismo en esta escala móvil depende en gran parte de la presión que pueda ejercer la selección natural para aumentar o disminuir estos rasgos.

El genoma de U. gibba, una planta rara y complicada, muestra que una gran cantidad de ADN no codificante no es necesario para una obtener una forma de vida compleja. Esta compuesta por alrededor de 80 millones de pares de bases de ADN –una porción minúscula comparadas con otras plantas complejas– y la eliminación del ADN no codificante parece explicar las diferencias de tamaño, sugiere el investigador.

Sorprendente historia de duplicación

Tiene 28,500 genes, un número similar al de parientes como el tomate y la uva pero cuyos genomas son muchos más grandes, con 490 y 780 millones de pares de bases de ADN respectivamente.

El tamaño pequeño del genoma de U. gibba es incluso más sorprendente si tenemos en cuenta que la especie ha completado tres duplicaciones completas del genoma desde que su linaje se separó del del tomate. Estos quiere decir que, en tres ocasiones diferentes de su evolución, su genoma duplicó su tamaño haciendo que sus descendientes recibieran dos copias enteras del genoma completo de esta especie.

“Esta sorprendente historia de duplicación, junto con el relativo pequeño tamaño de su genoma, es una evidencia más de lo eficiente que ha sido en eliminar el ADN que no es esencial y, a la vez, mantenga un conjunto funcional de genes similares a los de otras plantas” añade Herrera-Estrella.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).