Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Descifran el genoma de un 'fósil viviente' que se creía desaparecido desde hace millones de años
El pino de Wollemi se ha mantenido aparentemente inalterado desde el Cretácico. Solo sobreviven unas decenas de ejemplares en su hábitat natural.
A finales de 1938, en el río Chalumna en Sudáfrica, la naturalista Marjorie Courtenay-Latimer descubrió, gracias a las capturas de unos pescadores, un raro ejemplar de pez. Se trataba de un celacanto, un pez primitivo que, según el registro fósil, había desaparecido en el Cretácico, junto con los dinosaurios, hace 66 millones de años. El hallazgo del celacanto fue un hito para la biología no solo por tratarse de una especie de 'fósil viviente', sino porque, a partir de antiguos peces similares a él (denominados sarcopterigios), tuvo lugar la evolución de los vertebrados terrestres, entre los que se encuentran anfibios, reptiles, aves y mamíferos.
El término 'fósil viviente' fue acuñado por Charles Darwin en 'El origen de las especies' y se ha empleado a menudo para referirse a especies vivas que parece que hayan permanecido inalteradas desde tiempos geológicos. Sin embargo, no es realmente así. El fósil y la especie actual no son la misma especie, aunque morfológicamente se parezcan, porque con el paso del tiempo el ADN inevitablemente incorpora cambios.
El celacanto no es el único fósil viviente que ha llegado a nuestros días. En 1994, en el parque nacional Wollemi, a unos 100 kilómetros al noroeste de Sídney, en Australia, otro hallazgo fortuito, en este caso por parte de unos excursionistas entre los que se encontraba el explorador y botánico David Noble, condujo al descubrimiento de unos curiosos árboles. Estos guardaban un sorprendente parecido con coníferas fósiles de la familia de las araucariáceas, un grupo de árboles que alcanzó su máximo apogeo y diversidad durante el Jurásico y el Cretácico, períodos en los que también se produjo el esplendor de los dinosaurios. Al igual que estos, la mayor parte de araucariáceas desaparecieron en la extinción masiva del Cretácico-Paleógeno.
Actualmente, el pino Wollemi (Wollemia nobilis), como fue denominado este árbol, se encuentra solo en cañones de difícil acceso en esta área de Nueva Gales del Sur. Su morfología parece que apenas se haya modificado desde el Cretácico si lo comparamos con fósiles similares de coníferas identificados en América del Sur, la Antártida, Australia y Nueva Zelanda, con edades comprendidas entre los 90 y los 2,5 millones de años. Aunque se creía que se había extinguido hace 2 millones de años, hoy en día todavía sobreviven en la naturaleza unos 60 ejemplares de esta especie. Se considera en peligro crítico de extinción y, en los últimos tiempos, se ha visto amenazado por los grandes incendios que afectan esta zona de Australia, como los de 2019.
Múltiples troncos
Desde su descubrimiento, el pino Wollemi ha suscitado el interés de los biólogos, que lo han estudiado para determinar su parentesco con otros árboles y analizar sus principales características morfológicas y fitoquímicas. Entre ellas, su gran capacidad de rebrotar, incluso sin necesidad de sufrir ninguna perturbación o daño externo. La mayoría posee múltiples troncos –algunos hasta 40– que miden entre 25 y 40 metros, y pueden vivir más de 400 años cada uno.
Cuando un tronco individual muere, puede ser reemplazado por otro genéticamente idéntico. Por su singular morfología, el pino Wollemi se identificó claramente como un nuevo miembro de la familia de las araucariáceas. Esta familia de coníferas cuenta únicamente con otros dos géneros con especies vivas: Araucaria y Agathis.
Recientemente, científicos de Australia, Estados Unidos e Italia han obtenido la secuencia completa del genoma del pino Wollemi. Su estudio busca entender mejor la historia evolutiva de este extraordinario árbol y aspectos de su biología como su desarrollo, crecimiento y reproducción. El genoma de Wollemia nobilis también podría ser útil para los proyectos de conservación de la especie. Los resultados de la investigación se dieron a conocer de manera preliminar el pasado mes de agosto en una prepublicación (no revisada todavía por otros especialistas en la materia) en ‘bioRxiv’.
Un genoma grande
El pino Wollemi tiene 26 pares de cromosomas y los investigadores han determinado que su genoma es relativamente grande en comparación con los de otras plantas: la secuencia completa está formada por 12.200 millones de pares de bases (letras) de ADN –esto es cuatro veces más que el genoma humano-. Sin embargo, su análisis ha revelado que los pinos Wollemi tienen muy poca diversidad genética.
Según los investigadores, la poca diversidad genética actual sugiere que, en el pasado, esta especie experimentó distintos fenómenos de reducción drástica de su población, lo que se conoce como cuellos de botella. El último de ellos tuvo lugar entre 26.000 y 10.000 años antes del presente.
En la actualidad, sobreviven cuatro poblaciones principales de pino Wollemi que presentan un alto grado de consanguinidad. Los pocos ejemplares que de este árbol que hay en la naturaleza parece que se propagan esencialmente de forma asexual. De la base del tronco emergen vástagos, es decir clones del árbol principal que se convertirán en nuevos árboles.
Asimismo, los científicos han descubierto que el genoma de Wollemia contiene un número inusualmente alto de transposones. Los transposones, también conocidos como elementos genéticos móviles, son secuencias de ADN repetitivas que se encuentran en el genoma de la mayoría de los seres vivos y que, como su nombre indica, poseen la capacidad de 'saltar' de un lugar a otro del genoma, replicando su ADN e insertando una copia de sí mismos en una nueva localización.
En el caso del pino Wollemi, un gran número de transposones –miles de ellos– siguen activos, incluso unos centenares que fueron transferidos a las coníferas desde los artrópodos hace más de 300 millones de años, cuando se calcula que el linaje de las araucariáceas se separó de los linajes de otras coníferas. Se desconoce si ambos fenómenos guardan alguna relación y si una infestación de artrópodos podría haber contribuido al origen las araucariáceas.
Los investigadores apuntan que la baja diversidad genética del genoma de Wollemia también podría ser debida en parte a los transposones. Un incremento en la actividad de estos elementos genéticos móviles parece haber coincidido con el rápido aumento en tamaño de la población ancestral de Wollemia, hace entre 8 y 6 millones de años.
En ese período, a medida que la placa tectónica australiana siguió su desplazamiento hacia el norte, el clima en el continente se hizo cada vez más frío y seco, y las selvas tropicales que anteriormente habían dominado el paisaje dejaron paso a un bosque más abierto, un hábitat propicio para el aumento de las poblaciones de Wollemia.
En cambio, durante el Plioceno (hace entre 5,3 y 2,5 millones de años), el clima se volvió todavía más árido y ello coincidió con una reducción drástica de la población de Wollemia a una quinta parte de su tamaño original, según las estimaciones de los investigadores, que también calculan que este descenso ocurrió entre 7 y 3 millones de años antes del presente.
Finalmente, en los últimos 2,5 millones de años, las fluctuaciones climáticas del Cuaternario, con una sucesión de períodos glaciales, fríos y secos, y otros cálidos y húmedos, dieron la estocada final a las poblaciones de muchos árboles que, como Wollemia, fueron abundantes en el pasado.
En particular, durante el Último Máximo Glacial, la época de máxima extensión de las capas de hielo del último período glacial, hace aproximadamente 20.000 años, Australia experimentó un período de gran aridez, caracterizado por grandes incendios. Y los bosques dominados por coníferas de la familia de las araucariáceas dejaron paso a otros con árboles que resistían mejor la sequía y el calor y también los incendios.
Una especie como Wollemia nobilis, con poca capacidad de adaptación a los cambios cíclicos del clima, perdió gran parte de su distribución geográfica original y prácticamente desapareció, quedando restringida su distribución a unas pocas áreas del este de Australia.
El estudio de su genoma también ha desvelado por qué este árbol es susceptible a la enfermedad causada por el moho Phytophthora cinnamomi. En algún momento de su evolución, la actividad de los genes de resistencia a enfermedades fue bloqueada por una molécula de ARN propia. Curiosamente esta misma molécula de ARN está implicada en el desarrollo de hojas más anchas que las de otras coníferas que, como los pinos, tienen hojas con forma de aguja o de punzón. Quizás la evolución de las características hojas de Wollemia habría hecho que estos árboles fuesen menos resistentes a las enfermedades.
Por ello, el estudio del genoma del pino Wollemi, esta rara avis vegetal, no solamente es interesante por lo que revela de su pasado, sino que también puede contribuir a su conservación futura.
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