Un equipo de investigación internacional, liderado por el Departamento de Biología Vegetal y Ecología de la Universidad de Sevilla, ha descubierto un mecanismo biológico que ayuda a explicar cómo las plantas logran diversificarse, adaptándose a nuevos entornos y creando nuevas especies. El estudio, publicado en la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences),analiza varias especies de Carex (cárices), un grupo de plantas de la familia de la ciperáceas (familia de la horchata o el papiro) que habitan en la isla de La Reunión (Francia).
La investigación demuestra que las inversiones cromosómicas, fragmentos del ADN que cambian de orientación dentro de un cromosoma, pueden actuar como «aceleradores evolutivos». Estas reorganizaciones permiten mantener unidos determinados grupos de genes que aportan ventajas adaptativas, favoreciendo que evolucionen conjuntamente y facilitando la adaptación de las plantas a condiciones ambientales muy diferentes.
Aunque la teoría evolutiva ha destacado tradicionalmente el papel de la selección natural como principal motor de la evolución, este estudio demuestra que la forma en que está organizado el genoma también resulta determinante. Al evitar que determinados grupos de genes se mezclen durante la reproducción, las inversiones cromosómicas permiten que evolucionen conjuntamente y conserven las características que favorecen la supervivencia en cada entorno.
Del bosque húmedo a las cumbres volcánicas áridas
El estudio analiza dos especies hermanas: Carex boryana y Carex borbonica. A pesar de compartir un ancestro común hace medio millón de años, ambas han divergido para colonizar entornos opuestos en la isla de La Reunión. Mientras que C. boryana prospera en bosques montanos húmedos, C. borbonica domina suelos volcánicos áridos y soleados a gran altitud.
«Hemos descubierto que la divergencia genómica no se distribuye de forma uniforme por todo el genoma», explica el investigador principal, Marcial Escudero. «En su lugar, está concentrada de forma desproporcionada dentro de grandes inversiones cromosómicas. Estas regiones actúan como ‘cerrojos genómicos’ que protegen combinaciones de genes adaptativos, permitiendo que estas plantas se especialicen rápidamente en condiciones que, de otro modo, serían hostiles».
Un nuevo ‘límite de velocidad’ para la evolución
El equipo ha comprobado además que los genes situados dentro de estas inversiones evolucionan más deprisa que los del resto del genoma. Entre ellos han identificado genes relacionados con funciones esenciales para la supervivencia de las plantas, como la regulación del agua y la respuesta al estrés hídrico, capacidades fundamentales para vivir en ambientes secos.
Estos resultados muestran que la organización del genoma no solo conserva combinaciones de genes beneficiosas, sino que también puede acelerar la aparición de nuevas adaptaciones. Según los investigadores, este mecanismo ayuda a explicar cómo algunas especies consiguen evolucionar rápidamente cuando colonizan nuevos ambientes.
Un hito para la biología insular
Este trabajo supone un cambio conceptual en el campo de la biología evolutiva, al sugerir que la arquitectura estructural del genoma puede determinar la «velocidad» de la evolución, permitiendo a los linajes superar las restricciones estándar y promover una adaptación rápida frente al cambio ambiental.
«Este hallazgo es fundamental para comprender cómo se produce la radiación de especies en ecosistemas insulares», añade el profesor Escudero. «Conecta la variación genómica estructural con la adaptación ecológica, demostrando que estas grandes reorganizaciones no son ruido genético, sino motores activos de la especiación».
Sobre el estudio
La investigación ha sido liderada por la Universidad de Sevilla y ha contado como principal fuente de financiación con la beca Leonardo a Investigadores y Creadores Culturales 2023 de la Fundación BBVA (LEO23-2-9663-CMT-CMA-11), concedida al investigador Marcial Escudero. El proyecto también ha recibido financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
En el estudio han participado, además, investigadores de la Universidad de Neuchâtel (Suiza), la Universidad Pablo de Olavide, el Conservatoire botanique national de Mascarin (La Reunión), la Universidad de Oslo (Noruega), el Museo Sueco de Historia Natural y el Instituto Max Planck (Alemania).
Carex boryana