No hay rosa sin espinas, dice el viejo refrán. Pero para los botánicos, no existe una rosa con espinas: las estructuras puntiagudas de su tallo se llaman aculei y son biológicamente distintas de las espinas rígidas y leñosas de otras plantas.
Las espinas son un ejemplo sorprendente de cómo la evolución se repite. Durante los últimos 400 millones de años, las plantas los han evolucionado 28 veces. A las rosas les crecen «espinas» en sus tallos, mientras que a otras les crecen en sus hojas o frutos.
un nuevo estudiar publicado el 1 de este mes en la revista Science arroja algo de luz sobre cómo las plantas han evolucionado tantas veces con espinas desde cero: cada una de las especies aprovechó un solo gen. El descubrimiento abre la posibilidad de alterar el ADN de las plantas para eliminar sus espinas, haciendo que algunas plantas silvestres sean más fáciles de cultivar.
El genetista vegetal Zachary Lippman del Laboratorio Cold Spring Harbor en Estados Unidos sintió curiosidad por las espinas cuando estudiaba un grupo de cultivos que incluía patatas, tomates y berenjenas. Aunque este grupo está libre de espinas, algunos de sus parientes silvestres están cubiertos de ellas.
Pensó que los primeros agricultores debieron haber eliminado las espinas de las plantas silvestres cuando comenzaron a utilizarlas para el cultivo. «¿Quién quiere cultivar berenjenas que puedas comer si tienes estas espinas pinchándote todo el tiempo?», preguntó.
La pérdida de espinas llevó a Lippman y sus colegas a preguntarse cómo habían evolucionado las espinas en primer lugar. Es probable que aparecieran en muchas plantas como defensa contra los animales que las devorarían. Pero también pueden servir para otros fines. Algunas plantas recurren a ellos para aferrarse a las superficies mientras trepan. Algunas hierbas silvestres las utilizan para adherir sus semillas al pelaje de los animales que pasan.
Charles Darwin reconoció que el mismo rasgo puede evolucionar muchas veces a lo largo de la historia de la vida, un proceso conocido como convergencia. Los murciélagos y los pájaros, por ejemplo, han desarrollado alas para volar. Pero siguieron caminos evolutivos diferentes con el mismo fin: las alas de los murciélagos evolucionaron como membranas que crecieron entre sus dedos, mientras que las alas de los pájaros están hechas de plumas.
Para comprender cómo las plantas convergían en las espinas, Lippman y sus colegas cruzaron una variedad de berenjena domesticada con su pariente silvestre y espinosa. Algunos de los híbridos tenían muchas espinas, mientras que otros no tenían ninguna.
Al comparar el ADN de las plantas, los científicos descubrieron que una variante específica de un gen llamado LOG era portada únicamente por plantas con espinas. Los botánicos saben desde hace mucho tiempo que estos genes ayudan a producir una hormona que indica a las células vegetales que crezcan. Pero en la berenjena silvestre, una versión especial permitía que crecieran espinas.
Lippman realizó el mismo experimento con otros dos tipos de berenjenas, cruzándolas con sus parientes silvestres. Luego se observó que una variante de LOG era la responsable de las espinas de las plantas silvestres.
«Descubrimos que era el mismo gen el que había acumulado mutaciones de forma independiente en los tres linajes para perder estas espinas», dijo Lippmann.
Puede parecer intrigante que la mutación de un gen LOG pueda eliminar las espinas sin dañar la berenjena en su conjunto. Después de todo, se sabe que estos genes son esenciales para el crecimiento de todas las plantas.
Resulta que las plantas han desarrollado muchas copias de genes LOG a lo largo de millones de años. Lippman y sus colegas plantearon la hipótesis de que una copia de este gen evolucionó en los ancestros silvestres de las berenjenas para producir espinas, mientras que las otras versiones continuaron con su función original de ayudar a las plantas a crecer.
Él y sus colegas se preguntaron si los genes LOG también eran importantes para las espinas de otras plantas. En decenas de especies, descubrieron evidencia del mismo vínculo. El bloqueo de un gen LOG en las rosas, por ejemplo, interfirió con el desarrollo de «espinas».
Según Lippman, los nuevos hallazgos podrían ayudar a los científicos a transformar plantas silvestres en cultivos domesticados. Él y sus colegas probaron esta posibilidad en una planta silvestre australiana cuyo fruto normalmente es espinoso. Después de que los investigadores eliminaron el gen LOG de su ADN, quedó libre de espinas.
La bióloga evolutiva Vivian Irish de la Universidad de Yale, que no participó en el nuevo estudio, dijo que el trabajo demostró que la convergencia puede ocurrir de una manera que Darwin no predijo. Cada vez que surgieron espinas, las plantas no desarrollaron una forma completamente nueva de producirlas. Simplemente reutilizaron el mismo gen una y otra vez.
«En muchos casos, la innovación puede simplemente reflejar la reutilización de genes antiguos de maneras nuevas», afirmó Irish.
«Aspirante a especialista en café. Solucionador de problemas. Fanático de los viajes. Creador. Apasionado aficionado a la televisión».