"Captura del Cloroplasto", cómo la información genética migra de una planta a otra.

ORIGINAL: ScienceDaily

ScienceDaily (01 de febrero 2012) - Para generar árboles filogenéticos e investigar las relaciones entre los organismos, los científicos suelen buscar similitudes y diferencias en el ADN. Los científicos de plantas fueron confundidos por el hecho de que el ADN extraído de los cloroplastos de las plantas verdes a veces mostraron mayor similitud con especies relacionadas que crecieron en la misma zona. 

Trataron de explicar el fenómeno con la suposición en el que de vez en cuando especies sexualmente incompatibles para ser normalmente cruzadas produjeran descendencia con una nueva combinación de los genomas nuclear y del cloroplasto.

Un injerto natural entre un abedul (izquierda) y el roble (derecha). Especies sexualmente incompatibles pueden intercambiar genomas de cloroplastos en las zonas de injertos

Se acuñó el término "captura del cloroplasto" para ilustrar lo que ellos pensaban que estaba sucediendo.

Ahora, científicos allegados a Ralph Bock, del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Potsdam descubrieron que la transferencia de los cloroplastos en un todo, o al menos sus genomas, puede ocurrir en zonas de contacto entre las plantas. El cruce entre especies no es necesario. El genoma del cloroplasto si lo hace, será transmitida a la siguiente generación y, por tanto, dará origen a una planta con rasgos nuevos. Estos hallazgos son de gran importancia para la comprensión de la evolución, así como la crianza de nuevas variedades vegetales.

Muchas plantas de madera, especialmente de árboles frutales y rosa, son deliberadamente dañadas por los jardineros. Les cortan ramas o cortar abolladuras en la corteza con el fin de poner las partes de otra planta en las ranuras. La planta cuyas raíces tocan el suelo se llama "stock", mientras que heredero es el término técnico para la rama que se coloca sobre él. La razón detrás de las "atrocidades" del jardinero es la de reproducir las variedades con un rendimiento especialmente alto, sin que las leyes de Mendel entren en juego. Según Mendel, sólo algunas partes de los descendientes muestran los mismos rasgos que sus padres. El resto de la descendencia será más probable es que sea menos valiosa. Al poner una rama de una variedad de manzana exitosa en una población nueva, la manzana del árbol deseado es fácilmente clonada. Sin embargo, las uniones del injerto no siempre tiene que ser hechas por el hombre. Las plantas que crecen sólo en las cercanías de los demás pueden fusionarse.

En las zonas de contacto mencionados arriba, llamadas de transferencia horizontal de genes (HGT Horizontal Gene Transfer), la transferencia de genes sin reproducción sexual, puede ocurrir. Durante mucho tiempo, los científicos creían que HGT se limitaba a los procariotas, los organismos sin núcleo. 

Es universalmente aceptado que, por ejemplo, las bacterias pueden intercambiar genes que son cruciales para su supervivencia, como los que transmiten la resistencia a los antibióticos. Hoy en día es cada vez más apreciado que HGT es, de hecho, no se limita a los procariotas. Se puede observar en la zona de contacto entre diferentes tejidos animales después de un trasplante de órganos o - como se muestra aquí - fusión entre dos plantas. En 2009, Ralph Bock y Sandra Stegemann descubrió que la información genética almacenada en los cloroplastos verdes pueden ser transferidos a otra planta por medio de la transferencia horizontal de genes. Sus resultados estaban, en ese momento, restringido a la transferencia de genes entre plantas de la misma especie.

"Los resultados de los análisis de ADN fueron especialmente interesante", dice Sandra Stegemann, primera autora del artículo. "Hemos encontrado una versión totalmente idéntica del genoma del cloroplasto de N. tabacum en las otras dos especies." Cuando las mitocondrias, otra organela celular con un genoma individual, son transferidos a través de barreras de las especies, el resultado suele ser una mezcla de ADN del donante y del receptor. "Los cloroplastos nuevos había mantenido su información genética completa y totalmente erradicado la vieja. Ellas fueron heredadas, incluso por la siguiente generación", explica, además, Stegemann.

Ahora los científicos están tratando de encontrar la respuesta a la pregunta de cómo exactamente los cloroplastos abandonar sus "hogares" y buscar un nuevo lugar para vivir. 

• ¿Será que migran a través de los plasmodesmos, los estrechos túneles que conectan a las células vecinas de la planta? 
• ¿O enzimas que a nivel local logran eliminar la pared celular y permitir que pequeñas cantidades de organelas citoplasma y células para pasar de una célula a otra? 

"A partir de ahora, no sabemos cómo se las arreglan los cloroplastos para ir de una célula a otra", dice el líder del grupo, Ralph Bock. "Pero el punto decisivo es que sucede y el descubrimiento de este proceso ofrece una nueva explicación para importantes procesos evolutivos y abre nuevas posibilidades para los mejoradores de plantas". Después de todo, el ADN del cloroplasto contribuye de manera vital a la adecuación de la planta y puede ofrecer ventajas decisivas.