Las moléculas sensibles a la luz que le dicen a las plantas si germinar, cuándo florecer y en qué dirección crecer fueron heredadas hace millones de años de las algas antiguas, encuentra un nuevo estudio de la Universidad de Duke.
Los hallazgos son algunas de las pruebas más contundentes que refutan la idea predominante de que los antepasados de las primeras plantas obtuvieron los sensores de luz roja que los ayudaron a moverse del agua a la tierra al engullir las bacterias sensibles a la luz, dicen los investigadores.
Los resultados aparecen en línea en Comunicaciones de la naturaleza .
"Al igual que vemos el mundo a través de nuestros ojos, las plantas 'ven' el mundo a través de proteínas sensibles a la luz en sus hojas llamadas fotorreceptores", dijo el investigador postdoctoral de Duke Fay-Wei Li.
Los fotorreceptores monitorean los cambios en la dirección, la intensidad, la duración y la longitud de onda de la luz que brilla en una planta, y envían señales que les indican a las plantas cuándo germinar, cuándo florecer y cómo doblarse o estirarse para evitar ser sombreadas por sus vecinos.
"La luz es lo que da a las plantas la energía que necesitan para sobrevivir", dijo Li. "Pero la luz cambia constantemente con la hora del día y las estaciones y la vegetación circundante. Los fotorreceptores ayudan a las plantas a determinar si es verano o invierno, o siestán debajo del dosel o al aire libre "
Un grupo de proteínas fotorreceptoras llamadas fitocromos permite a las plantas detectar y absorber la luz en las regiones rojas y lejanas del espectro de luz, las principales longitudes de onda de luz que las plantas usan para la fotosíntesis.
Hace solo 20 años, los investigadores descubrieron que las plantas no eran los únicos seres vivos con fitocromos. Gracias a la secuenciación del ADN, los científicos comenzaron a descubrir genes similares en las cianobacterias, pequeñas bacterias verdes que viven en los océanos, ríos y arroyos.
Basado en las sorprendentes similitudes entre los genes fitocromos en las plantas y las cianobacterias, los científicos propusieron que las plantas adquirieron sus fitocromos hace millones de años al engullir las cianobacterias que vivían de forma independiente.
Según la teoría, en lugar de digerirlos, los ancestros de las plantas proporcionaron un hogar seguro para que crecieran las cianobacterias, y las cianobacterias suministraron su maquinaria de recolección de luz para ayudar a capturar la energía del sol, hasta que los dos se volvieron dependientes el uno del otro yfinalmente se unieron para convertirse en socios permanentes.
La idea es una explicación ampliamente aceptada para el origen de los cloroplastos, los orgánulos en las células vegetales que convierten la luz solar en alimento.
Pero en años más recientes, los investigadores también descubrieron genes fitocromos en bacterias, hongos y algunas algas, lo que los hizo pensar nuevamente: "¿De dónde vienen los fitocromos de las plantas?", Dijo Li.
Para averiguarlo, Li y Kathleen Pryer, de Duke y Sarah Matthews, de Harvard, analizaron las bases de datos existentes y analizaron 300 secuencias de ADN y ARN de las proteínas fitocromo de una amplia gama de algas y plantas terrestres, incluidos helechos, musgos, hepáticas, hornworts,algas verdes, algas rojas, algas marinas, diatomeas y otras manchas verdes que se encuentran comúnmente en el plancton oceánico.
Al calcular las similitudes entre las secuencias, los investigadores pudieron reconstruir los cambios genéticos que experimentaron estos sensores de luz roja al pasar de un linaje al siguiente.
Los fitocromos de plantas resultaron estar más estrechamente relacionados con las algas que las cianobacterias, lo que es consistente con las sospechas de que las ideas anteriores sobre sus orígenes bacterianos pueden no ser correctas después de todo.
Los investigadores también encontraron una variedad sorprendentemente diversa de fitocromos en las algas verdes, que podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo las plantas hicieron la transición de la vida en el agua a la vida en tierra.
En general, se cree que las plantas colonizaron la tierra hace más de 400 millones de años, cuando las algas verdes pioneras, quizás viviendo en los bordes de las piscinas de agua dulce, lograron sobrevivir cuando los niveles de agua cayeron en la costa.
La diversidad previamente desconocida de fitocromos en las algas verdes sugiere que los ancestros acuáticos y semiacuáticos de las primeras plantas podrían absorber y usar longitudes de onda de luz que las plantas terrestres modernas no pueden "ver".
"Las primeras algas ancestrales que se trasladaron a la tierra habrían enfrentado un ambiente de luz muy diferente al que experimentaron en el agua: mucha más luz y en diferentes longitudes de onda", dijo Li. "Los fotorreceptores jugaron un papel clave en ayudar a las plantasadaptarse a estas condiciones de luz cambiantes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Robin A. Smith. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :