La duplicación genómica

 La duplicación genómica

Joseph Dalton Hooker era el director del Real Jardín Botánico de Kew de Londres cuando mostró aquella planta maravillosa destacó que era una de las más feas, sin duda alguna, pero su análisis genético había demostrado en Nature Communications que poseía un genoma duplicado. Se pudo entender entonces porqué aquella planta, era la más longeva del mundo vegetal, y es que además, ella era capaz de sobrevivir en condiciones climáticas extremas, precisamente gracias a sus genes duplicados.  

La Welwitschia mirabilis, ese es su nombre y se ve en la parte noroeste de Namibia y suroeste de Angola. Su forma es muy característica; cuenta únicamente con dos hojas que cada año pueden aumentar entre 10 y 13 centímetros, y mientras van creciendo, los extremos de las hojas se desmenuzan y se enroscan entre sí, adoptando un aspecto similar al de un pulpo. La planta es la única especie del género Welwitschia de la familia Welwitschiaceae, perteneciente a las gimnospermas y es los secretos de una planta que roza la inmortalidad.

El genoma de la welwitschia tiene todos sus genes por partida doble, un fenómeno que los expertos llaman “redundancia genética”. Esta curiosa duplicidad, se produjo hace aproximadamente unos 86 millones de años y fue provocada por el estrés de estar sometidas constantemente a unas condiciones ambientales extremas (de temperatura, radiación ultravioleta, salinidad, etc). El transcurrir de millones de años, ha permitido a estos genes dedicarse a tareas parcialmente diferentes a las que les corresponden de modo que la welwitschia siempre tiene sobreactivadas una serie de proteínas que le permiten mantener a raya el estrés provocado por las condiciones adversas.

Tiene sólo dos hojas de más de 1 metro y cada una crece de 8 a 15 cm al año. Se cree que la planta absorbe el agua a través de ellas. Fue descubierta en 1860 por el Dr. Friedrich Welwitsch, y se considera una de las especies vegetales más raras del mundo. Con una apariencia similar a la del pulpo, ha atraído la curiosidad de muchos biólogos por crecer contra todo pronóstico en las condiciones extremas que presenta un desierto. Crece de un tronco grueso escindiendo dos únicas hojas de crecimiento sostenido. Tras la germinación, los cotiledones crecen 25-35 mm y se van transformando en dos grandes hojas. Las hojas crecen de 8 a 15 cm al año y se cree que absorbe el agua a través de ellas. La especie se reproduce por semillas, que deben mantenerse húmedas las dos primeras semanas y expuestas a la luz y al calor. 

 

A diferencia del resto de las plantas, el crecimiento de la welwitschia no se produce en los extremos de las hojas, sino en su base. El meristema basal, es la parte que suministra las nuevas células y es una especie de bulbo formado por tejido prácticamente embrionario, poco diferenciado, que va transformándose en tejido para las hojas a un ritmo muy lento. Mientras este bulbo está vivo, la planta nunca deja de crecer. La prueba del carbono-14, demostró en algunos individuos que tenían más de 1.500 años de antigüedad.

En 1970, Susumo Ohno publicó un polémico libro Evolution by Gene Duplication, que se basaba en la suposición de que los productos de genes esenciales son indispensables para la supervivencia de cualquier especie a lo largo de la evolución. Estos genes no pueden acumular mutaciones que alteren su función primaria y dar lugar potencialmente a nuevos genes, pero si se duplicara un gen esencial en una línea germinal, en la copia extra se tolerarían los cambios mutacionales proporcionando la información genética para su función esencial. La copia duplicada quedaría libre para adquirir muchos cambios mutacionales durante largos periodos de tiempo.

 

Jonathan F. Wendel es profesor distinguido en el Departamento de Ecología, Evolución y Biología Organísmica de la Universidad Estatal de Iowa y su investigación se centra en los mecanismos por los que los genomas y fenotipos de las plantas con flores se diversifican, con un foco especial en el fenómeno de duplicación del genoma o poliploidía. La mayoría de sus  aproximadamente 270 publicaciones se centran en el género de algodón (Gossypium), en el que dos especies diploides y dos poliploides fueron domesticadas independientemente hace miles de años. Este rasgo evolutivo en etapas iniciales de la historia humana proporciona un marco modelo para poder explorar las bases comparativas de la domesticación de las plantas, el origen de las formas y la diversidad en la naturaleza y las consecuencias evolutivas de la duplicación del genoma.

Estos ciclos recurrentes de poliploidía, ocurren a escalas de tiempo que van de cientos a millones de años, y desencadenan asimismo procesos que conducen a la reducción del genoma, el fraccionamiento genómico y la diploidización cromosómica. El dinamismo inducido por la poliploidía que observamos en Gossypium, se reitera de forma episódica y variable en todas las angiospermas.

La importancia evolutiva de las duplicaciones radica en el hecho de que los individuos portadores tienen dos copias de un mismo gen. En un individuo normal una mutación de ese gen puede tener efectos deletéreos, pero si hay dos copias y se produce una mutación en una de ellas, el individuo podrá seguir manifestando un fenotipo "aparentemente normal" y la selección natural no actuaría en su contra.

En Angola la Welwitschia mirabilis es denominada tombwa y una ciudad es llamada así. Welwitschia mirabilis fue descrita por Joseph Dalton Hooker y publicado en The Gardeners' Chronicle & Agricultural Gazette 4: 71. 1862,  y el nombre de Welwitschia fue otorgado en honor del botánico austriaco Friedrich Martin Josef Welwitsch. ¡Welwitschia mirabilis! Mirabilis es un epíteto latino que significa "maravilloso, extraordinario". La variedad aceptada es la Welwitschia mirabilis subsp. namibiana es una de las especies más antiguas del planeta y se encuentra en el desierto de Namibia  en África. La planta es un símbolo nacional en Namibia. La más alta condecoración de la República lleva su nombre: Orden de la Antiquísima Welwitschia Mirabilis.

Maracaibo, lunes 23 de agosto del año 2021