La planta carnívora de vejiga jorobada es un depredador sofisticado. Al vivir en pantanos y estanques, utiliza la presión de vacío para aspirar a las presas en pequeñas trampas a velocidades impresionantes de menos de un milisegundo.
Un nuevo análisis genómico muestra cuán valioso ha sido este estilo de vida carnívoro para la planta a lo largo de su historia evolutiva. Durante millones de años, la especie, Utricularia gibba , material genético retenido y mejorado repetidamente asociado con su naturaleza carnívora, a pesar de la tremenda presión evolutiva para eliminar el ADN, según la investigación.
Los tesoros biológicos que se nutrieron incluyen genes que facilitan la captura de presas, la digestión de proteínas y el transporte de pequeños trozos de proteína derivados de las víctimas de la vejiga de una célula a otra.
"Lo emocionante es que no entramos y seleccionamos estos genes", dice Victor Albert, PhD, profesor de ciencias biológicas en la Universidad de Buffalo College of Arts and Sciences. "Utilizamos bioinformática para identificar genes que fueronpreservados y enriquecidos en la especie, y cuando lo hicimos, estos genes relacionados con un estilo de vida carnívoro fueron los que se destacaron. Nos gritaban y nos decían que los miráramos ".
"Mediante un análisis cuidadoso, pudimos descubrir las firmas genéticas de una planta carnívora", dice Stephan C. Schuster, PhD, profesor de ciencias biológicas en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur.
Los hallazgos se publicarán el 15 de mayo en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Albert y Schuster co-dirigieron el estudio junto con Luis Herrera-Estrella del Centro de Investigación y Estudios Avanzados Cinvestav en México. Otros investigadores vinieron de la Universidad Estatal de San Diego, El Instituto de Ecología en México, la Universidad deOttawa en Canadá y la Universidad de Agricultura y Silvicultura de Fujian en China.
Los fundamentos genéticos de una planta depredadora
Albert, Schuster, Herrera-Estrella y sus colegas informaron por primera vez que secuenciaron el genoma de la vejiga en 2013, un logro descrito en la revista Naturaleza .
Sin embargo, con las nuevas herramientas disponibles en el campo de la genómica, los investigadores unieron fuerzas nuevamente para crear una versión aún mejor del genoma de la vejiga para el estudio de 2016.
La técnica de secuenciación que eligieron fue un método de molécula única desarrollado por Pacific Biosciences PacBio. Al igual que otras tecnologías, esta lee diferentes secciones de ADN en el genoma, y luego el software especializado combina trozos superpuestos para formar cadenas cada vez más grandes.Pero el método PacBio permitió a los científicos construir un genoma mejor al generar cadenas individuales de ADN de vejiga más de 40 veces más que antes.
Esta nueva secuencia de alta calidad permitió a los investigadores examinar el genoma de la vejiga de nuevas formas.
Pudieron, por ejemplo, identificar cadenas importantes de copias de genes conocidas como repeticiones en tándem. Estos son fragmentos de material genético que se duplicaron accidentalmente uno al lado del otro, a veces más de una vez. Tales genes repetidos a menudo se pierden con el tiempouna especie evoluciona, por lo que los que son retenidos son candidatos por haber prestado a sus anfitriones una ventaja evolutiva.
Eso es especialmente cierto para la vejiga, dicen Albert y sus colegas. Señalan que la planta tiene un genoma pequeño y rico en genes, una indicación de que la especie ha tenido un historial de eliminación de ADN desenfrenado.
Las repeticiones en tándem en el genoma de la vejiga incluyeron genes responsables de la creación de proteasas de papaína - "proteínas que mastican otras proteínas", como dice Albert, así como genes que promueven el transporte de péptidos, en el cual las proteínas cortadas partes de las víctimas son transportadas de una célula de vejiga a otra. Ambos grupos de genes son altamente activos en las trampas de vacío de la planta, lo que insinúa un papel en la digestión de la presa.
Las repeticiones en tándem también incluyeron genes ligados a rasgos como la acidez de las trampas y la elasticidad de sus paredes celulares, cualidades que pueden facilitar la efectividad de la planta como depredador.
"La trampa de Utricularia tiene solo dos células de grosor, y la forma en que lo hace es creando una gran presión negativa dentro de la trampa para succionar a la presa una vez que se activa", dice Hererra-Estrella. "Las paredes celularesestán bajo mucha tensión. Por lo tanto, no es sorprendente que parezca haber algunos grupos interesantes de duplicados en tándem que se ocupan del dinamismo de la pared celular ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Buffalo . Original escrito por Charlotte Hsu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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