Determinar cómo una especie se distingue de otra ha sido un tema de fascinación que se remonta a Charles Darwin. Una nueva investigación dirigida por Matthew Evans de Carnegie y publicada en Nature Communications aclara el mecanismo que mantiene el maíz distinto del ancestral pasto teosinte.
La especiación requiere aislamiento. A veces este aislamiento se ve facilitado por la geografía, como las cadenas montañosas o las islas que dividen dos poblaciones y evitan que se crucen hasta convertirse en especies diferentes. Pero en otros casos, las barreras que separan las especies son factores fisiológicos que las impidende un apareamiento exitoso, o de producir descendencia viable.
"En las plantas, este aislamiento genético se puede mantener mediante características que evitan que el polen 'masculino' de una especie fertilice con éxito el pistilo 'femenino' de otra especie", explicó Evans.
Hace unos 9,000 años, el maíz o maíz fue domesticado a partir del teosinte en el valle del río Balsas en México. Algunas poblaciones de los dos pastos son compatibles para la reproducción. Pero otras crecen en las mismas áreas y florecen al mismo tiempo, perorara vez producen híbridos.
Se sabía que un grupo de genes llamados Tcb1-s es uno de los tres que confiere incompatibilidad entre estas poblaciones de maíz y teosinte que rara vez se hibridan. A diferencia de los otros dos, se encuentra casi exclusivamente en el teosinte salvaje. Contiene machos y hembrasgenes que codifican la capacidad del teosinte silvestre para rechazar el polen de maíz.
En las plantas sexualmente compatibles, el polen, que es básicamente un vehículo de entrega de esperma, aterriza en el pistilo y forma un tubo que se alarga y penetra en el ovario, donde se fertiliza el óvulo. Pero eso no es lo que sucede cuando el polen de maíz aterrizaen el pistilo, o seda, de una planta de teosinte silvestre.
Evans y sus colegas - Yongxian Lu de Carnegie el primer autor, Samuel Hokin y Thomas Hartwig, junto con Jerry Kermicle de la Universidad de Wisconsin Madison - demostraron que el gen Tcb1-hembra codifica una proteína que es capaz demodificando las paredes celulares, probablemente haciendo que los tubos de polen de maíz sean menos elásticos y evitando que lleguen a los huevos del teosinte. Cuando estos tubos no pueden estirarse hasta los huevos, no puede producirse la fertilización, y los híbridos no serán posibles.
Además, debido a que el polen de teosinte puede fertilizarse a sí mismo, los investigadores piensan que los genes masculinos Tcb1 codifican una capacidad que permite que el polen de teosinte supere esta construcción de barrera de tubo de polen.
"La mayoría de las plantas que dependen del viento y el agua, no las aves o los insectos, para la polinización tienen baja diversidad de especies", dijo Evans. "Pero no los pastos, lo que hace que su historia evolutiva sea particularmente interesante".
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y la Iniciativa de Investigación Nacional del Departamento de Agricultura de EE. UU.
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Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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