El evento de extinción del Cretácico-Paleógeno (K-Pg) es famoso por la muerte de las tres cuartas partes de las especies de plantas y animales en la Tierra. Ahora, la investigación de Zecca y sus colegas de la Universidad de Milán-Bicocca muestra que el mismo asteroide que acabó con los dinosaurios también provocó cambios dramáticos en la familia de las uvas. Su artículo, publicado en el Annals of Botany, encontró evidencia de múltiples eventos de selección positiva en el ADN de la planta de uva.
El ADN estudiado por los científicos no estaba en el núcleo de las células vegetales sino en los plástidos. Estos son orgánulos, como los cloroplastos, que viven dentro de las células pero tienen su propio ADN distintivo. El equipo examinó el ADN de 91 accesiones diferentes, estudiando 70 genes de plástidos candidatos. El equipo de investigación descubrió que algunos genes de plastomas relacionados con la fotosíntesis, la autorreplicación y el metabolismo pueden haber sufrido una selección positiva. Uno de los genes más interesantes de este grupo es el que codifica la subunidad grande de Rubisco, una enzima clave de la fotosíntesis. Este proceso de selección puede haber mejorado el desempeño de la actividad de Rubisco en respuesta a las condiciones ambientales cambiantes.
Al observar el momento de estos cambios, Zecca y sus colegas encontraron evidencia de pasos en la tasa de evolución. Muchos de estos cambios ocurrieron hace entre 50 y 20 millones de años, pero el primer cambio data de hace 65 o 64 millones de años. Esta era coincide con el momento de la extinción masiva al final del período Cretácico.
“Durante los últimos 100 millones de años, los genomas han sido ampliamente moldeados por perturbaciones ambientales… En particular, los eventos antiguos de duplicación del genoma completo (WGD) parecen estar relacionados con la extinción masiva (66 Ma) del Cretácico-Paleógeno (K/Pg) causada por el impacto de un asteroide en México o actividad volcánica”, escriben Zecca y sus colegas. “Aunque la extinción masiva de K/Pg no se considera la principal causa de extinción de las plantas, puede haber influido en la evolución y diversificación de los taxones… Se cree que las nubes de polvo y los aerosoles de azufre impidieron la radiación solar, produciendo un rápido enfriamiento global, el llamado “invierno de impacto”. Los eventos de poliploidización parecen haber contribuido a la adaptación de varias plantas a entornos cambiantes... Aparte de las duplicaciones cromosómicas que muestran indicaciones importantes a favor de un proceso de adaptación..., los genes individuales también podrían haberse visto afectados por las perturbaciones ambientales y podrían haberse seleccionado nuevas mutaciones emergentes .”
A raíz del impacto del asteroide en el cráter de Chicxulub, las plantas sin duda habrían tenido desafíos que enfrentar. Mejorar la fotosíntesis daría a las especies una ventaja competitiva. Pero también habría habido oportunidades, con plantas capaces de moverse a nichos evolutivos desocupados. En este entorno, la familia Vitaceae se diversificó, lo que finalmente condujo a la evolución de Vitis vinifera, la uva que produce gran parte del vino del mundo.
Pero no es solo en la mesa donde estos cambios moleculares tienen efecto. Los eventos de selección positiva tienen un impacto en los botánicos que intentan producir historias evolutivas de las especies, dicen Zecca y sus colegas. “Los altos niveles de selección positiva pueden afectar la capacidad reconstructiva de los métodos filogenéticos y su capacidad para estimar correctamente los tiempos de divergencia entre linajes. Normalmente, la selección positiva debe probarse de antemano y los marcadores seleccionados positivamente deben evitarse en los estudios filogenéticos. Recomendamos que se excluyan al menos los codones que evolucionan bajo selección positiva para mejorar el análisis cuando se utiliza ADN codificante. Nuestro trabajo ofrece un primer paso en esta dirección, proporcionando información útil sobre genes y codones de plástidos seleccionados positivamente”.
LEA EL ARTÍCULO:
Zecca, G., Panzeri, D. y Grassi, F. (2022) "Detectar señales de evolución adaptativa en plastomas de uva con un enfoque en la transición Cretácico-Paleógeno (K/Pg)", Annals of Botany. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aob/mcac128
