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¿Cómo adquieron su apetito por la carne las plantas carnívoras?

Planta carnívora Cephalotus Follicularis en macro time lapse

Las rutas evolutivas hacia el carnívoro pueden ser pocas y distantes entre sí

Para el humano medio que come plantas, la idea de una planta que da la vuelta al menú para deleitarse con un animal puede parecer una novedad espeluznante.

Ahora, la ciencia está mostrando lo notable que son estos macabros rasgos.

Un nuevo estudio investiga los orígenes carnívoros en varias plantas relacionadas de manera lejana - incluyendo plantas australianas, asiáticas y americanas, que parecen sorprendentemente similares al ojo humano (o insecto). Aunque cada especie se desarrolló carnívora independientemente, la investigación concluye que la maquinaria biológica requerida para digerir los insectos evolucionó en las tres de una manera sorprendentemente similar.

Cephalotus follicularis (la planta de jarras australiana, relacionada con el fruto del almizcle) Cephalotus follicularis (la planta de jarras australiana, relacionada con el fruto del almizcle)

Los hallazgos indican que para una planta, las rutas evolutivas hacia el carnívoro pueden ser pocas y distantes entre sí.

"Sugiere que sólo hay caminos limitados para convertirse en una planta carnívora", dice el biólogo de la Universidad de Buffalo, Victor A. Albert. "Estas plantas tienen un kit de herramientas genéticas, y están tratando de encontrar una respuesta al problema de cómo llegar a ser carnívoras y, al final, todos ellas llegan a la misma solución".

La investigación, "Genome of the pitcher plant Cephalotus reveals genetic changes associated with carnivory", ha sido publicada el 6 de febrero de 2017 en Nature Ecology and Evolution.

Cómo convertirse en una planta carnívora: una estrecha carretera evolutiva

Nepenthes alataLas plantas de la jarra capturan insectos atrayéndoles en un sifón trampa - una hoja ahuecada con un interior cerúleo y resbaladizo que hace se sea difícil salir. Se asienta en el fondo de esta cámara una sopa de líquidos digestivos que rompe la carne y exoesqueletos de las presas.

Plantas australianas, asiáticas y estadounidenses poseen estas características a pesar de haber evolucionado independientemente para convertirse en carnívoras, como descubrieron Albert y sus colegas en un estudio de 1992 publicado en la revista Science.

El nuevo documento se basa en este trabajo más antiguo, con la realización de una investigación más profunda en la forma en que las plantas carnívoras no relacionadas llegaron a compartir tanto en común.

Como resultado, el camino hacia el carnívoro fue notablemente similar para las tres especies examinadas: Cephalotus follicularis (la planta de jarra australiana, relacionada con el fruto del almizcle), Nepenthes alata (una planta de jarra asiática relacionada con el zorzal) y Sarracenia purpurea (planta relacionada con los kiwis). Un análisis genético, que incluyó la secuenciación de todo el genoma de la Cephalotus, encontró una fuerte evidencia de que durante su evolución a los carnívoros, cada una de estas plantas adoptó muchas de las mismas proteínas antiguas para crear enzimas para digerir presas.

Sarracenia purpurea

Con el tiempo, en las tres especies, las familias de proteínas vegetales que originalmente ayudaron en la autodefensa contra la enfermedad y otras tensiones se desarrollaron en las enzimas digestivas que vemos hoy, sugieren las pistas genéticas. Estas enzimas incluyen la quitinasa básica, que descompone la quitina, el principal componente de los exoesqueletos duros y externos de los insectos y la fosfatasa ácida púrpura, que permite a las plantas obtener fósforo, un nutriente crítico de las partes del cuerpo de las víctimas.

Drosera adelae

Las enzimas de una cuarta especie carnívora, la alquitrán Drosera adelae, un pariente de la Nepenthes que no es una planta de jarra, también parecía compartir este camino evolutivo.

"Restricciones en las rutas disponibles" a la carnivoría

Los hallazgos representan un ejemplo de evolución convergente, en la que especies no relacionadas evolucionan de manera independiente para adquirir rasgos similares, dicen los coautores Hasebe y Fukushima.

"Tal desarrollo paralelo a menudo señala una adaptación particularmente valiosa", dice Hasebe.

Como explica Fukushima: "Las plantas carnívoras a menudo viven en ambientes pobres en nutrientes, por lo que la capacidad de atrapar y digerir animales puede ser indispensable dada la escasez de otras fuentes de alimento".

Es sorprendente que las plantas estudiadas tomaron una ruta similar para convertirse en depredadores, dicen los coautores. La evolución convergente a menudo funciona de esta manera: por ejemplo, Albert y sus colegas demostraron en un estudio previo que mientras las plantas de café y chocolate desarrollaban cafeína independientemente, co-optaron proteínas estrechamente relacionadas para producir cafeína.

Los resultados del nuevo estudio "implican restricciones en las rutas disponibles para desarrollar el carnívoro de la planta", escriben los autores en Nature Ecology and Evolution. Esta perspectiva es subrayada por las inusuales coincidencias entre las enzimas digestivas en plantas de Cephalotus y Nepenthes.

proteinas en las plantas del estudio

Durante el transcurso de la evolución, los bloques de construcción de las enzimas llamadas aminoácidos a menudo son intercambiados y reemplazados por otros aminoácidos. En C. follicularis y N. alata, las quitinasas básicas y las fosfatasas ácidas púrpuras comparten numerosas sustituciones de aminoácidos idénticas o muy similares que no ocurren en especies no carnívoras, lo que sugiere que estas alteraciones pueden ayudar a que estas enzimas funcionen de forma especial y carnívora.

De forma similar, la enzima RNasa T2, que descompone un material denominado ARN en células de insecto para producir alimento para las plantas, tuvo múltiples sustituciones de aminoácidos evolutivamente convergentes en C. folicularis y antepasado común de N. alata y D. adelae.

Artículo científico: Genome of the pitcher plant Cephalotus reveals genetic changes associated with carnivory

Modificado por última vez enMartes, 07 Febrero 2017 01:15