Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Göttingen sobre Mesotaenium endlicherianum, un alga estrechamente relacionada con las plantas terrestres, ha revelado importantes conocimientos genéticos. Al analizar las respuestas de las algas a diversas condiciones ambientales, los biólogos han descubierto mecanismos genéticos compartidos entre las algas y las plantas terrestres, profundizando su comprensión de la evolución y la resiliencia de las plantas.
En la mayor parte de la superficie terrestre crece una amplia variedad de plantas y constituyen la gran mayoría de la biomasa terrestre. Las plantas van desde delicados musgos hasta imponentes árboles. Esta asombrosa biodiversidad fue el resultado de un fatídico acontecimiento evolutivo: la terrestreización de las plantas. Se refiere al momento en el que un tipo de alga (cuyos descendientes modernos aún pueden estudiarse en el laboratorio) evolucionó hasta convertirse en plantas e invadió tierras de todo el mundo. Un equipo de investigación de la Universidad de Göttingen dirigió un estudio de 10 mil millones de fragmentos de ARN para identificar "genes centrales".
Un equipo internacional dirigido por el equipo de investigación generó datos de expresión genética a gran escala para estudiar las redes moleculares en uno de los parientes de algas más cercanos de las plantas terrestres, una humilde alga unicelular llamada Mesotaenium endlicherianum. Los resultados de su investigación fueron publicados en Nature Plants.
Los investigadores utilizaron una cepa de Endophyllum que había sido almacenada de forma segura durante 25 años en la Colección de Cultivos de Algas de la Universidad de Göttingen (SAG) y utilizaron allí una configuración experimental única para exponer continuamente el Endophyta a una variedad de diferentes intensidades de luz y temperaturas.
Janine Fürst-Jansen, investigadora de la Universidad de Göttingen, dice: "Nuestro estudio examinó primero los límites de la capacidad de las algas para adaptarse a la luz y la temperatura. Las expusimos a un amplio rango de temperatura de 8°C a 29°C. Sentimos mucha curiosidad cuando observamos una amplia gama de interacciones entre termotolerancia y fototolerancia basadas en análisis fisiológicos en profundidad".
Los investigadores no sólo estudiaron la respuesta de las algas a nivel morfológico y fisiológico, sino que también leyeron información de aproximadamente 10 mil millones de fragmentos de ARN. El estudio utilizó análisis de redes para estudiar simultáneamente el comportamiento común de casi 20.000 genes. Entre estos patrones compartidos, se descubrieron "genes centrales" que desempeñan un papel central en la coordinación de la expresión genética en respuesta a diversas señales ambientales.
Este enfoque no sólo proporciona información valiosa sobre cómo se regula la expresión de genes de algas en respuesta a diferentes condiciones, sino que, combinado con el análisis evolutivo, también revela cómo estos mecanismos son comunes a las plantas terrestres y sus algas emparentadas.
El profesor Jande Vries de la Universidad de Göttingen dijo: "Lo que es único de este estudio es que nuestro análisis de red puede señalar una caja de herramientas completa de mecanismos genéticos que se desconocía en estas algas. Cuando observamos esta caja de herramientas genéticas, descubrimos que comparten más de 600 millones de años de evolución de plantas y algas".
Armin Dadras, estudiante de doctorado en la Universidad de Göttingen, explica: "Nuestro análisis nos permite identificar qué genes cooperan entre sí en varias plantas y algas. Es como descubrir qué notas permanecen en armonía a lo largo de diferentes canciones. Esta idea nos ayuda a descubrir patrones evolutivos a largo plazo, revelando cómo ciertas 'notas' genéticas básicas permanecen consistentes en numerosas especies de plantas, de manera muy similar a como una melodía eterna resuena en diferentes géneros musicales".