Un consorcio internacional de científicos ha logrado un hito sin precedentes en la comprensión de la evolución vegetal, desenterrando un vasto “atlas” de más de 2.3 millones de secuencias de ADN no codificante que se han mantenido notablemente inalteradas durante cientos de millones de años. El estudio, publicado este jueves en la prestigiosa revista *Science*, presenta “Conservatory”, una innovadora plataforma de genómica comparativa a gran escala diseñada para rastrear la evolución de las plantas a lo largo de escalas de tiempo geológicas.
Esta herramienta revolucionaria ha permitido a investigadores de instituciones líderes como el Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL), la Universidad de Cambridge y la Universidad Hebrea de Jerusalén identificar elementos reguladores que preceden incluso a la aparición de las angiospermas, las plantas con flores que dominan gran parte de la biosfera terrestre. El descubrimiento desafía la creencia arraigada de que los genomas vegetales, caracterizados por su complejidad y propensión a la duplicación y pérdida de genes, habían borrado las huellas de su pasado evolutivo.
“Estas secuencias estaban escondidas a plena vista”, explica el profesor Idan Efroni, el arquitecto del algoritmo que hizo posible este avance. “La complejidad inherente a los genomas vegetales dificultaba enormemente el rastreo del ADN regulador a lo largo del tiempo. Lo que hemos demostrado es que estos programas reguladores profundamente conservados no solo existen, sino que están ampliamente distribuidos en el reino vegetal”.
Las secuencias identificadas, denominadas CNS (secuencias no codificantes conservadas), funcionan como interruptores moleculares que determinan cuándo y dónde se activan los genes. A pesar de la tendencia de las plantas a duplicar sus genomas completos – un proceso que a menudo complica la interpretación del ADN – el estudio revela que estas instrucciones maestras han persistido a lo largo de eones. Este hallazgo sugiere que existe una capa fundamental de regulación genética que es resistente a las alteraciones genómicas a gran escala.
Una de las sorpresas más notables del estudio radica en la ubicación de estos “interruptores”. El equipo de investigación descubrió que el 25% de las CNS se encuentran a distancias sorprendentemente lejanas, superando los 25 kilobases, de los genes que regulan, incluso saltándose genes intermediarios. “Esto sugiere que los métodos de estudio tradicionales podrían estar pasando por alto regiones reguladoras cruciales”, advierte la coautora Anat Hendelman. La implicación es que la regulación genética en las plantas es mucho más compleja y distribuida de lo que se pensaba anteriormente.
Para validar la importancia funcional de estas secuencias conservadas, los científicos se centraron en genes clave para el desarrollo de las plantas, como el promotor *WUSCHEL*, un regulador esencial para el mantenimiento de las células madre. Descubrieron que los elementos de control de este gen se han mantenido prácticamente sin cambios durante al menos 300 millones de años. Este hallazgo proporciona una evidencia contundente de que estas secuencias no son meras reliquias evolutivas, sino componentes activos y funcionales del sistema regulatorio de las plantas.
“No son reliquias congeladas”, enfatiza Kirk R. Amundson, coautor principal del estudio. “Pueden moverse, duplicarse y diversificarse, pero conservan la lógica regulatoria necesaria para el desarrollo de la planta”. Esta plasticidad, combinada con la conservación a largo plazo, sugiere que estas secuencias han sido sometidas a una fuerte presión selectiva a lo largo de la historia evolutiva de las plantas.
El descubrimiento tiene implicaciones profundas para la biotecnología agrícola. Hasta ahora, la edición genética de cultivos se ha centrado principalmente en la eliminación o duplicación de genes. Sin embargo, con este nuevo mapa de secuencias ancestrales, los científicos ahora tienen la capacidad de apuntar directamente a los “centros de control” para ajustar rasgos deseables, como la resistencia a la sequía o la productividad, de una manera mucho más predecible y precisa. Esto podría revolucionar la forma en que se desarrollan nuevos cultivos, permitiendo una mejora más eficiente y sostenible de la producción de alimentos.
“Identificar las secuencias que han resistido la prueba del tiempo evolutivo abre la puerta a una ingeniería dirigida y precisa de los rasgos de las plantas”, concluye la profesora Madelaine Bartlett, de la Universidad de Cambridge. “Podemos ahora manipular la regulación genética de las plantas con una precisión sin precedentes, lo que nos permitirá abordar algunos de los desafíos más apremiantes de la agricultura moderna”.
El estudio no solo proporciona una nueva comprensión de la evolución vegetal, sino que también ofrece una poderosa herramienta para la mejora de los cultivos y la adaptación de las plantas a un clima cambiante. La plataforma “Conservatory” y el atlas de secuencias conservadas representan un recurso invaluable para la comunidad científica, que sin duda impulsará la investigación en biología vegetal y biotecnología agrícola durante muchos años. La capacidad de rastrear la evolución de los elementos reguladores a lo largo del tiempo profundo también podría proporcionar información valiosa sobre la evolución de otros organismos, incluidos los animales. El futuro de la investigación en genómica vegetal se vislumbra ahora con un horizonte mucho más claro y prometedor.
