El árbol de la vida tiene estas cosas. Un helecho, que puede parecer un organismo no demasiado complejo, resulta ser el ser vivo con el genoma más grande. Crece en Nueva Caledonia (una isla de Oceanía bajo soberanía francesa) y si se pudieran superponer los 160.750.000.000 de pares de bases de su ADN, se elevaría hasta los 100 metros, 50 veces más que el ADN humano. El descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cuánto material genético se puede almacenar en las células y sobre la falta de correlación entre complejidad y genética.
Sobre los troncos caídos de los bosques de Nueva Caledonia crece el Tmesipteris oblancolata, un helecho que pertenece a un género de plantas vasculares del que sólo existen quince especies. Se sabía que al menos dos de sus primos hermanos tenían genomas gigantes. Pero hasta ahora, el organismo que contenía ADN con mayor número de pares de bases era otra planta, la París Japonica. Ahora varios investigadores que caracterizaron la longitud genética del P. japonicahan descubierto que el genoma de la T. oblancolata Es un 7% más alto.
En un nuevo estudio publicado en la revista científica iCiencia, investigadores del Real Jardín Botánico de Kew (Reino Unido) y del Institut Botànic de Barcelona (IBB-CSIC) presentan los resultados de su trabajo con este helecho, demostrando que tiene la mayor cantidad de ADN almacenado en el núcleo de sus células . cualquier organismo eucariota vivo del planeta. Si fuera una bola para desenredar, el T. oblancolata se extendería entre 105 y 106 metros. “No es una planta icónica, no tiene flores, ni es llamativa. De hecho, es una mala hierba que, si no la buscas, la pisotearías sin darte cuenta”, afirma Jaume Pellicer, investigador del Institut Botànic. “Ni siquiera parece un helecho, no se parece a la imagen tradicional que tenemos de ellos. Pero tiene algo que lo hace especial, tiene un genoma gigante”, recuerda.
“No es una planta icónica, no tiene flores, ni es llamativa. De hecho, es una mala hierba que, si no la buscas, la pisotearías sin darte cuenta”
Jaume Pellicer, investigador del Instituto Botánico de Barcelona (IBB-CSIC)
En 2023, Pellicer y su colega del IBB Oriane Hidalgo viajaron a Nueva Caledonia para recoger muestras de Tmesipteris, que luego analizaron para estimar el tamaño de sus genomas. En su versión corta, el proceso requiere aislar los núcleos de miles de células, teñirlos con un tinte fluorescente y luego medir cuánto tinte se ha unido al ADN dentro de cada núcleo: cuanto más tinte, más grande es el genoma. “Para calcular el tamaño utilizamos patrones internos, plantas cultivadas como el guisante, el arroz o el tomate, que son muy conocidas”, afirma Pellicer. En este caso, el estándar que utilizaron fue el ajo, que es la planta cultivada con mayor número de pares de bases, en su caso, 34 gigabases (Gbp; cada una son 1.000 millones de pares de bases). bases). En comparación, el genoma humano contiene alrededor de 3,2 Gbp repartidos en 23 cromosomas y, cuando se estira, la longitud del ADN en cada célula apenas supera los dos metros.
“Tmesipteris es un pequeño género único y fascinante de helechos, cuyos ancestros evolucionaron hace unos 350 millones de años, mucho antes de que los dinosaurios caminaran sobre la Tierra, y se distingue por su hábito principalmente epífito. [que crece principalmente en troncos y ramas de árboles]”, dice Pellicer. En entrevista por videollamada, reconoce que cuando cifraron el genoma del P. japonica Hace años creían que habían llegado al límite, que no podía haber otro organismo más grande en términos genéticos. “La hipótesis de que quizás no había mayor diversidad se basó en que no habría posibilidad de mantener biológicamente un genoma más allá de 150 gigabases. Nos equivocamos”, añade.
Un genoma tan grande tiene sus costes. Requiere más recursos energéticos a la hora de replicar el ADN, dividiendo las células. En células más grandes, la integridad de la estructura física requiere un mayor aporte de energía. Es más costoso a nivel metabólico. “Por eso creemos que les hace menos ventajosos a la hora de adaptarse a los constantes cambios, tanto climáticos como de contaminación”, explica Pellicer. Tienen ciclos reproductivos mucho más lentos porque el ciclo celular es mucho más largo que en una planta con un genoma pequeño. Y la demanda de nutrientes necesarios para formar ácidos nucleicos es mucho mayor. “Por eso creemos que, a lo largo de la evolución, han sido eliminados”, añade Pellicer. De hecho, concluye, “los genomas gigantes son la excepción; A pesar de la extraordinaria diversidad de tamaños genómicos que existen, la gran mayoría de las plantas tienen genomas pequeños o muy pequeños, por eso estamos tan interesados en ellas”.
Los biólogos lo conocen como la paradoja del valor C: el tamaño del genoma no se correlaciona con la complejidad del organismo, y esto los ha desconcertado durante décadas. “Se pensaba que cuanto más complejo era un organismo, mayor debía ser el tamaño de su genoma. Ahora sabemos que no es así”, comenta el investigador del IBB. “Y se debe principalmente a que la mayor parte del genoma está formado por secuencias repetitivas de ADN, lo que se ha llamado ADN basura porque se creía que no tenía ninguna función”, añade.
Ninguno de los diez organismos con el genoma más grande podría ser, visto con ojos humanos, un ser vivo muy complejo. junto al T. oblancolata y el P. japonica, aparece en la lista otro helecho del género del primero y el muérdago europeo, que cierra la lista, con 100,84 Gbp. En este top ten sólo hay cuatro animales, como el pez pulmonado jaspeado (129,90 Gbp) o el perro de agua del río Neuse (117,47 Gbp), emparentados con las salamandras.
Pol Fernández, coautor del estudio y también del IBB, da algunas razones del orden de la lista de los genomas más grandes: “La mayoría son plantas y a nivel genómico son capaces de ser viables haciendo muchos procesos de hibridación . Cuando hay genomas tan gigantescos es porque ha habido muchas duplicaciones de genomas, amplificaciones de elementos repetidos y esto en las plantas que sabemos es mucho más frecuente y da especies viables con mayor frecuencia que en los animales”.
Hasta la fecha, científicos de todo el mundo han estimado el tamaño del genoma de más de 20.000 organismos eucariotas, revelando en el proceso una amplia gama de tamaños de genoma en todo el árbol de la vida. Se ha descubierto que estos, a su vez, tienen un profundo impacto no sólo en su anatomía (ya que los genomas más grandes necesitan células más grandes para albergarlos y tardan más en replicarse) sino también en cómo funcionan, evolucionan y dónde y cómo viven. .
“¿Quién hubiera pensado que esta pequeña y sencilla planta, por la que la mayoría de la gente probablemente pasaría sin darse cuenta, podría tener un récord mundial de tamaño del genoma?” concluye Ilia Leitch, del Real Jardín Botánico de Kew, en una nota. Y añade: “En comparación con otros organismos, las plantas tienen una increíble diversidad de ADN, y eso debería llevarnos a pensar en su valor intrínseco en el panorama más amplio de la biodiversidad global. “Este descubrimiento también plantea muchas preguntas nuevas y apasionantes sobre los límites superiores de lo que es biológicamente posible, y esperamos resolver estos misterios algún día”.
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