La única constante es el cambio. En la evolución, sin embargo, hay algunas excepciones. Si bien la enorme diversidad de la vida sugiere que los organismos están siendo constantemente reacondicionados con partes nuevas o modificadas, muchas de las herramientas utilizadas para construir estos nuevos organismos son solodemasiado útil para jugar. Por esta razón, como dicen los científicos, están "conservados" durante el tiempo evolutivo.
La profesora Marja Timmermans y un equipo de científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor CSHL han descubierto el propósito de una de esas herramientas que está presente tanto en los musgos como en las plantas con flores, organismos cuyo ancestro común se remonta a 450 millones de años.
Como informan Célula del desarrollo , la herramienta, que consiste en una red de genes que comprende un fragmento de material genético no codificante llamado ARN pequeño y la proteína que regula, se ha utilizado durante eones para hacer que las plantas sean más sensibles a las señales ambientales y facilitar su robustez, sin embargorespuestas flexibles a esas señales.
Los ARN pequeños regulan la actividad genética a través de un mecanismo llamado interferencia de ARN ARNi. Un conjunto de ARN pequeños llamados tasiARF ha sido altamente conservado a lo largo de la evolución de las plantas terrestres. TasiARF regula la expresión genética de proteínas llamadas factores de respuesta de auxina ARF.En conjunto, se ha descubierto que la red de genes tasiARF / ARF desempeña un papel en el desarrollo de los órganos sexuales, las raíces y las hojas de las plantas con flores. Sorprendentemente, esta red de genes también se encuentra en los musgos, que no producen ninguna de estas características anatómicas.
"Esto plantea la pregunta acerca de qué es lo que realmente proporciona la regulación tasiARF que es beneficioso, tan beneficioso que se ha conservado durante el tiempo evolutivo y, además, se ha utilizado una y otra vez", diceTimmermans, quien también es profesor de Alexander von Humboldt en el Centro de Biología Molecular de Plantas, Universidad de Tübingen, Tübingen, Alemania.
Para revelar el secreto detrás del despliegue repetido de la red de genes tasiARF, los investigadores examinaron su función en la respuesta de la especie de musgo Physcomitrella patens a la auxina, una hormona cuyos efectos fueron estudiados por primera vez por Charles Darwin. Auxin, que al igual que tasiARF es antiguo,afecta el desarrollo de las plantas en una variedad de formas diferentes, lo que hace que la regulación de la respuesta a esta hormona sea una prioridad clave para las plantas.
Los investigadores descubrieron dos beneficios que tasiARF confiere a la respuesta de auxina de Physcomitrella. Primero, tasiARF hace que el musgo sea más sensible a la auxina. Segundo, tasiARF hace más estable y uniforme la expresión de genes que se estimulan al detectar la auxina.
Mientras que tasiARF afecta la sensibilidad a las auxinas y la robustez de la expresión génica a nivel de células individuales, el grupo de Timmermans también descubrió un atributo único de todo el organismo del ARN pequeño. A través del sistema de filamentos que forman la planta de musgo temprana, algunas célulastienen altos niveles de tasiARF y, por lo tanto, responden mejor a la auxina, y algunos no, y por lo tanto responden menos a la hormona.
"Aquí es donde se pone interesante para las personas en otros campos", dice Timmermans. En presencia de auxina, dice, las células madre en las puntas de los filamentos se diferenciarán. No es lo mejor para la planta permitir que todoslas células madre en su sistema de filamentos se diferencian de una vez. Más bien, si solo una fracción de estas células se diferencian, las células madre restantes están disponibles para responder de manera diferente en caso de que el entorno cambie, proporcionando una especie de red de seguridad.
"Una vez que una célula madre decide comprometerse a convertirse en un determinado tipo de célula, lo hace de manera robusta", dice Timmermans. "Sin embargo, en todo el organismo, la planta puede cubrir su apuesta". Timmermans cree que las redes de genescomo tasiARF / ARF que están regulados por pequeños ARN pueden permitir estrategias similares de cobertura de apuestas en otras plantas y animales.
Es la capacidad de tasiARF de promover una respuesta de auxina sensible y robusta, así como de regular espacialmente esta respuesta dentro de la planta, lo que Timmermans y sus colegas creen que la convirtió en una herramienta tan indispensable durante 450 millones de años de evolución de la planta.
"Este estudio es importante porque cruza muchas disciplinas", dice Timmermans. "Sí, es importante para los investigadores de plantas, pero también está contribuyendo a lo que sabemos sobre la evolución".
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Materiales proporcionado por Laboratorio Cold Spring Harbor . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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