Lentejas de agua - para muchos animales acuáticos como patos y caracoles, una delicia, pero para los propietarios de estanques, a veces una espina en el costado. Las plantas pequeñas y de rápido crecimiento son de gran interés para los investigadores, y no al menos por suaplicaciones industriales, por ejemplo, para purificar aguas residuales o generar energía.
Un equipo de investigación internacional de Münster, Jena ambos en Alemania, Zurich Suiza y Kerala India ha estudiado recientemente la genómica de la lenteja de agua gigante. Descubrieron esa diversidad genética, es decir, el número total de características genéticas que son diferentesentre individuos, es muy bajo.
"Esto es notable dado que el tamaño de su población es muy grande; por ejemplo, puede haber millones de individuos en un solo estanque", dice Shuqing Xu, profesor de ecología evolutiva de plantas en la Universidad de Münster y autor principal deel estudio.
Para comprender la razón detrás de este misterio, un equipo de investigadores de plantas encabezado por el Dr. Meret Huber del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena y la Universidad de Münster midió la tasa de mutación de esta lenteja de agua en condiciones exteriores, es decir, cuántosLas mutaciones se acumulan por generación. El resultado: la baja diversidad genética en esta planta fue acompañada por una tasa de mutación extremadamente baja. "Nuestro estudio enfatiza que las estimaciones precisas de las tasas de mutación son importantes para explicar los patrones de diversidad genética entre las especies", dice Meret Huber.Los resultados no solo son relevantes para futuros estudios sobre la evolución de las plantas, incluidos muchos cultivos que tienen estrategias reproductivas similares como las lentejas de agua, sino que también acelerarán el uso de las lentejas de agua tanto para investigación básica como para aplicaciones industriales. El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
fondo
Aunque las mutaciones son la materia prima para los cambios evolutivos, a menudo van acompañadas de impedimentos físicos. Los investigadores evolutivos han planteado la hipótesis de que la selección natural en especies con grandes poblaciones hace que la tasa de mutación sea lo más baja posible. Según esta hipótesis, una especie conun tamaño de población muy grande puede, bajo ciertas condiciones, desarrollar una tasa de mutación extremadamente baja, lo que a su vez puede dar como resultado una diversidad genética muy baja. Hasta ahora, sin embargo, los científicos no habían podido mostrar esta conexión en eucariotas, es decir, organismos cuyas célulastener un núcleo. Una razón para esto es que las tasas de mutación son difíciles de medir experimentalmente.
Los investigadores tomaron muestras de la lenteja de agua gigante Spirodela polyrhiza de 68 cuerpos de agua distribuidos por todo el mundo y leyeron las secuencias de ADN de sus genomas completos. Descubrieron que, en congruencia con su origen geográfico, las muestras se dividen en cuatro grupos genéticos: América, Europa, India y el sudeste asiático. Con base en la información de la secuencia del genoma, encontraron que la diversidad genética de la especie se encuentra entre los valores más bajos reportados en eucariotas multicelulares.
Debido a que la diversidad genética está determinada por la tasa de mutación y el tamaño efectivo de la población, los científicos estimaron experimentalmente las tasas de mutación y calcularon el tamaño efectivo de la población. Dado que las condiciones externas pueden influir en la tasa de mutación, realizaron los experimentos en condiciones exteriores. El resultado: porsecuenciando genomas, descubrieron que la tasa de mutación en la lenteja de agua gigante era la más baja determinada para eucariotas multicelulares. El tamaño efectivo estimado de la población, como se esperaba, es bastante grande.
Los investigadores sospechan que el enorme tamaño de la población de la lenteja de agua gigante, y por lo tanto las grandes posibilidades de selección en el curso de la evolución, ha llevado a la reducción de las mutaciones al mínimo. Esto a su vez puede explicar la baja diversidad genética ".Nuestro estudio proporciona nuevos conocimientos sobre por qué y cómo la diversidad genética difiere entre las diferentes especies ", dice Shuqing Xu.
Junto con sus colaboradores, los científicos están trabajando actualmente en el análisis de genomas de más muestras de lenteja de agua y planean llevar a cabo experimentos de selección al aire libre. Desean descubrir qué otros factores podrían haber jugado un papel en la configuración de la evolución de esta planta.
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Materiales proporcionado por Universidad de Münster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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