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Las plantas parásitas roban agua, nutrientes… y hasta genes

Cuscuta chinensi. Vinayaraj, CC BY-SA

La idea general que tenemos de las plantas es que son organismos verdes anclados en el suelo y que elaboran su propio alimento mediante la fotosíntesis. Pero ¿son todas las plantas así? Entre la gran diversidad que alberga este reino, algunas se han especializado en robar el alimento a otras. Estas jetas son las plantas parásitas.

Estudios recientes concluyen que el parasitismo ha aparecido independientemente en doce ocasiones a lo largo de la historia evolutiva de las plantas. En total se han identificado 292 géneros y 4 750 especies de estas plantas. Es decir, este comportamiento no es tan raro como podría parecer, ya que lo tiene aproximadamente el 1,6 % de las especies de plantas con flores y frutos (angiospermas).

Especies reprentativas de los 12 grupos de plantas parásitas. A: Cassytha filiformis (Sudáfrica); B: Hydnora africana (Sudáfrica); C: Cynomorium coccineum (España); D: Krameria ixine (Puerto Rico); E: Rafflesia pricei (Malasia); F: Pilostyles thurberi (EEUU); G: Cytinus ruber (Francia); H: Amyema artensis (Papúa Nueva Guinea); I: Mitrastemon yamamotoi (Japon); J: Pholisma culiacanum (México); K: Cuscuta rostrata (EEUU); L: Harveya purpurea (Sudáfrica). Nickrent, D. L., 2020. Parasitic angiosperms: How often and how many? Taxon, 69(1), 5-27.

No todos los ladrones son de la misma condición

No todas las plantas parásitas roban de la misma manera. Algunas son “parásitas facultativas”. Son capaces de vivir autónomamente, pero parasitan a otras si se les brinda la ocasión.

Otras muchas son “parásitas obligadas”. Su forma de vida consiste exclusivamente en robar.

Dentro de las parásitas obligadas podemos reconocer dos tipos. Las “hemiparasitas” solo roban de la planta parasitada (hospedadora) la savia bruta, que les aporta agua y sales minerales (los nutrientes), mientras que fabrican su propio alimento (los fotoasimilados) mediante la fotosíntesis. Un ejemplo es el conocido muérdago (Viscum album).

Por el contrario, las “holoparásitas” o parásitas completas roban de la parasitada tanto la savia bruta como la elaboradade, de las cuales reciben agua/nutrientes y fotoasimilados respectivamente. Entre ellas cabe citar las cuscutas (Cuscuta sp.) y los jopos (Orobanche sp.).

Pequeña planta de muérdago (Viscum album) creciendo sobre una rama leñosa. Nótese la coloración verde que indica actividad fotosintetizadora. By Salicyna – CC BY-SA 4.0

Curiosamente, hay algunas plantas que son capaces de robar a hongos: reciben el nombre de micoheterótrofas y parasitan hongos micorrícicos que están asociados a otras plantas. Tienen aspectos impresionantes, como el de la planta fantasma.

Monotropa uniflora. Planta micoheterótrofa también conocida como planta fantasma, pipa fantasma o pipa india. Nótese la coloración blanca (y rosada) en contraposición al verde mostrado por una planta fotosintética. By Magellan nh – CC BY 3.0

¿Pueden las plantas parásitas ‘robar’ genes?

Las plantas parásitas cuentan con un órgano especializado para ejercer el robo. Se trata del haustorio, que penetra los tejidos de las plantas parasitadas hasta que se conecta a su sistema vascular.

Haustorio leñoso. Corte longitudinal de la conexión haustorial entre muérdago (parásito) y manzano (hospedador). By Schurdl – CC BY-SA 4.0
Haustorio herbáceo. Corte transversal microscópico del haustorio de Cuscuta campestris (parásita) avanzando hacia los tejidos vasculares del tallo de la planta de soja (hospedadora). Author provided

En las plantas holoparásitas se ha visto que, además de agua, nutrientes y fotoasimilados, otras muchas sustancias pasan por el haustorio hacia la planta asaltante y, curiosamente, entre esas sustancias se encuentran ácidos nucleicos como son pequeños ARN o ARN mensajeros móviles.

Sorprendentemente, se ha demostrado que existe transferencia de genes, es decir, genes de la planta parasitada que se integran en el genoma de células de la planta asaltante. Esto representa un caso sobresaliente de transferencia genética horizontal.

La transferencia genética horizontal consiste en el traspaso de material genético entre organismos (diferenciándose así de la transmisión genética vertical que tiene lugar a través de la descendencia). Esta transferencia normalmente se asocia a bacterias y otros microorganismos, aunque está ampliamente demostrada en plantas y se considera que ha sido un factor de gran importancia en el proceso evolutivo. Desde hace unos años se van conociendo más y más casos de transferencia genética desde plantas hospedadoras a plantas parásitas.

En las células de las plantas, además del genoma nuclear (que incluye la mayoría de los genes), aparece un genoma mitocondrial y otro plastidial (el de los cloroplastos). La gran mayoría de los eventos de transferencia genética horizontal en plantas parásitas han involucrado al genoma mitocondrial, pero también se han descrito otros asociados a los genomas nuclear y plastidial.

Esta transferencia está facilitada por el íntimo contacto que se produce en los haustorios entre células de la planta parásita y la parasitada, ya que las membranas plasmáticas entre unas y otras se conectan gracias a la formación de plasmodesmos (a modo de túneles entre células). En cuanto a los mecanismos descritos se distinguen varios:

  • Captura directa de ADN.

  • Fusión mitocondrial, nuclear o plastidial.

  • Intermediarios de ARN mensajero.

  • Transposones.

Tipos y mecanismos de transferencia genética horizontal (TGH) entre plantas parásitas y hospedadoras. Author provided

¿Y los genes ‘robados’ funcionan?

Aunque muchos de los genes robados que se incorporan al genoma en los eventos de transferencia genética horizontal no desempeñan función conocida en la planta parásita, algunos de ellos sí se expresan, son funcionales y contribuyen a la buena salud de la salteadora. Por citar un par de ejemplos:

La escoba de Egipto (Phelipanche aegyptiaca), emparentada con los jopos, ha importado genes de defensa que se expresan. Se sospecha que contribuyen a la atenuación del sistema inmune de la planta hospedadora.

En las cuscutas, la mayoría de los eventos de transferencia genética horizontal se expresan y 18 de ellos coinciden de manera independiente con eventos encontrados en la familia de los jopos (Orobanchaceae). Esto sugiere una posible retención convergente. ¿Son capaces las plantas parásitas de quedarse con los genes más interesantes?

En conclusión, los datos disponibles muestran que la transferencia de genes ha sido un fenómeno muy importante en la evolución de las plantas parásitas. Estas atípicas plantas no solo han conseguido robar agua, nutrientes y fotoasimilados a otras plantas, sino que también han logrado robar genes útiles para ellas. Ilustran como nadie el famoso refrán español: “Fruto del árbol ajeno, sale de balde y sabe bueno”.

The Conversation

The authors do not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and have disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.

The Conversation. Rigor académico, oficio periodístico

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