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Misterio de la evolución resuelto: un supergen controla las flores que son imágenes especulares

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La asimetría izquierda-derecha de los lirios mariposa sudafricanos (género Wachendorfia) ha sido considerada un clásico enigma evolutivo durante más de un siglo. Gracias a la disposición simétrica de las partes florales, estas plantas logran una polinización cruzada eficiente. Un equipo internacional liderado por la Universidad de Potsdam ha descubierto ahora la base molecular de esta disposición. Su estudio, en colaboración con la Universidad de Ciudad del Cabo y la Universidad de Wageningen, ha sido publicado en la revista Science.

Disposición de las partes florales del lirio mariposa sudafricano Wachendorfia paniculata. Las puntas de flecha rosa señalan los estilos y las azules, los estambres. Crédito de la imagen: Arbeitsgruppe Genetik, Universität Potsdam
Disposición de las partes florales del lirio mariposa sudafricano Wachendorfia paniculata. Las puntas de flecha rosa señalan los estilos y las azules, los estambres. Crédito de la imagen: Arbeitsgruppe Genetik, Universität Potsdam

Los investigadores demostraron que, en las especies de Wachendorfia, un “supergen” determina si las plantas desarrollan consistentemente estilos y estambres curvados hacia la izquierda o hacia la derecha. Este supergen contiene dos factores clave que controlan de forma independiente la orientación de los estambres y los estilos, permitiendo así el posicionamiento preciso y simétrico de los órganos reproductores.

«Nuestros resultados demuestran que dos genes estrechamente ligados actúan conjuntamente para asegurar que el polen se deposite precisamente en las posiciones del cuerpo de los polinizadores desde las que la flor correspondiente, que es su imagen especular, puede recogerlo», explicó el Dr. Haoran Xue, primer autor del estudio y bioinformático del Instituto de Bioquímica y Biología de la Universidad de Potsdam. «Este supergen acopla la orientación del estilo y el estambre de forma tan precisa que las plantas siguen dependiendo de la polinización cruzada, un mecanismo elegante para promover la diversidad genética».

El profesor Michael Lenhard y el Dr. Haoran Xue frente a las colecciones de plantas de Wachendorfia thyrsiflora en el Jardín Botánico de la Universidad de Potsdam. Crédito de la imagen: Arbeitsgruppe Genetik, Universität Potsdam
El profesor Michael Lenhard y el Dr. Haoran Xue frente a las colecciones de plantas de Wachendorfia thyrsiflora en el Jardín Botánico de la Universidad de Potsdam. Crédito de la imagen: Arbeitsgruppe Genetik, Universität Potsdam

El equipo logró demostrar que los estilos rotan y, posteriormente, continúan creciendo asimétricamente bajo la influencia de la gravedad, hacia la izquierda o la derecha de la línea media floral. Los modelos biomecánicos y los experimentos de cultivo demuestran que ambos componentes —rotación y crecimiento guiado por la gravedad— son necesarios para producir la marcada desviación de la línea media que se observa. «Lo más interesante es que aquí la izquierda y la derecha no se definen en relación con los ejes corporales internos, como en muchos animales, sino en relación con una señal externa: la gravedad», afirmó Xue.

Para las investigaciones de biología celular, el equipo utilizó plantas de la especie Wachendorfia thyrsiflora cultivadas en el Jardín Botánico de la Universidad de Potsdam. «Sin las colecciones vivas del Jardín Botánico, no habríamos podido realizar muchos de los análisis microscópicos y de desarrollo», subrayó Xue. «La estrecha integración del Jardín Botánico, la biología vegetal experimental y la genómica moderna es una verdadera ventaja de la Universidad de Potsdam», añadió.

El estudio recientemente publicado es el resultado de una larga colaboración: investigadores de Ciudad del Cabo aportaron su experiencia en trabajo de campo y análisis moleculares de poblaciones sudafricanas de Wachendorfia, mientras que el equipo de Wageningen desarrolló modelos matemáticos y biomecánicos para explicar los movimientos de los órganos. «La combinación de trabajo de campo y experimentos de laboratorio en Sudáfrica, modelado teórico en Wageningen y análisis genómicos y de biología celular en Potsdam fue crucial para resolver finalmente el enigma de las flores simétricas», afirmó el autor principal del estudio, profesor Michael Lenhard, de la Universidad de Potsdam.

«Nuestros hallazgos subrayan, además, que los supergenes son un principio recurrente siempre que se requiere una coordinación perfecta de múltiples rasgos; en este caso, la orientación del estilo y los estambres», concluyó Xue. «Comprender estos sistemas nos ayuda a entender cómo las plantas “programan” a sus polinizadores con gran precisión y, por lo tanto, impulsan la especiación y la adaptación ecológica».

Cita
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  • El estudio Supergene control of chiral development in mirror-image flowers (Control supergénico del desarrollo quiral en flores con imagen especular), fue publicado en la revista Science. Autores: Haoran Xue, Marco Saltini, Nicola Illing, Kelly Shepherd, Olivia Page-Macdonald, Oliver Marketos, Caroline Robertson, Anand Shankar, Sarah Süß, Christian Kappel, Saleh Alseekh, Eva E. Deinum, Robert A. Ingle, Michael Lenhard

  • El artículo Mystery of Evolution Solved – Supergene Controls Mirror-image Flowers fue publicado en el sitio web de la Universidad de Potsdam



Contacto [Notaspampeanas](mailto: notaspampeanas@gmail.com)


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