El linaje de los helechos arborescentes

La secuenciación del genoma arroja pistas sobre su origen y evolución.

El helecho arborescente Alsophila spinulosa. [Neil McAllister/Alamy Stock Photo]

Los helechos son peculiares. Verdes y foliáceos como las demás plantas de los bosques y las selvas, se reproducen en cambio como los hongos, liberando nubes de esporas. Y a diferencia de la mayoría de las plantas superiores, que se reproducen con semillas, muchos no precisan de pareja para consumar la fecundación. Estudios recientes calculan que divergieron de ellas hace unos 400 millones de años. 

Otro atributo distintivo de los helechos, o pteridófitas, es su enorme genoma, que, pese a esa fisiología singular y sus vínculos con las plantas superiores, apenas había sido estudiado. Hasta hace poco solo se habían secuenciado por completo dos genomas relativamente pequeños de pteridófitas, en contraste con las más de doscientas plantas con flores, o angiospermas. Eso convierte en noticia el que se haya secuenciado por primera vez el genoma de un helecho arborescente, Alsophila (Cyathea) spinulosa, un avance que ofrece pistas de cómo acumularon semejante cantidad de genes las plantas de su clase. 

«Si uno quiere conocer el origen de las semillas y de las flores, los helechos constituyen una referencia de suma importancia. Pero lo que quiero saber de veras es por qué su genoma es tan grande», afirma Fay-Wei Li, pteridólogo del Instituto Boyce Thompson de la Universidad Cornell y uno de los autores del nuevo estudio, publicado en Nature Plants

El equipo de Li ha descubierto que A. spinulosa acoge más de 6000 millones de pares de bases de ADN, mil millones más que el promedio de las angiospermas (en comparación, el genoma humano se compone de 3000 millones). El novedoso análisis indica que, hace más 100 millones de años, el antepasado de este helecho duplicó su genoma durante la replicación, un error frecuente en el reino vegetal, explica. 

Lo que no está tan claro es por qué los helechos arborescentes han conservado todo ese material genético; la mayoría de las plantas angiospermas que experimentan duplicaciones acaban recuperando el tamaño original del genoma. Este helecho habría acaparado los cromosomas, explica Li: «La llamo hipótesis de Marie Kondo: los cromosomas “aportan felicidad” a los helechos, pero no a las plantas con semilla.» En toda planta que se reproduzca asexualmente, el genoma grande puede dar nuevas oportunidades de mutaciones beneficiosas al tiempo que amortigua el efecto de las indeseables. Los helechos también son plantas longevas, así que evolucionan con cierta lentitud, lo que podría haber facilitado la retención de material genético. 

Gracias a la secuenciación del genoma entero, se han localizado también los genes responsables del peculiar pseudotronco (estípite) de este helecho, lo cual ofrece valiosas pistas sobre la evolución de los rasgos básicos de las plantas dotadas de tallos, opina Jan de Vries, biólogo evolutivo vegetal de la Universidad de Gotinga que no ha participado en el estudio. «La evolución es ingeniosa. Averiguar los programas moleculares que han prosperado nos permite saber qué es factible desde el punto de vista biológico y dónde se hallan los límites. Y con ese conocimiento, podemos comenzar a jugar en el campo de la biología sintética.»

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