Los científicos encuentran una 'mina de oro genética' en el lugar más seco de la Tierra que puede aumentar la resiliencia de los cultivos

El Desierto de Atacama. Crédito: Pixabay.

Durante años, investigadores chilenos recolectaron muestras de plantas del desierto de Atacama y secuenciaron su ADN en un esfuerzo por comprender cómo, contra viento y marea, son capaces de resistir uno de los lugares más duros de la Tierra. En un nuevo estudio, los científicos informaron sobre una variedad de genes que han permitido que estas plantas resistentes florezcan sin agua de lluvia y que, en el futuro, pueden ayudar a nuestros cultivos alimentarios a hacer frente a climas cada vez más secos.

La vida encuentra un camino incluso en un entorno similar al de Marte

El desierto de Atacama en Chile se extiende a lo largo de una extensión de tierra de aproximadamente 600 millas (1,000 kilómetros) encajada entre la cordillera costera de la Cordillera de la Costa y la Cordillera de los Andes, una topografía inusual que bloquea las lluvias del este y evita la formación de nubes. de lluvia. La precipitación anual en Atacama es de solo 15 milímetros, lo que lo convierte en el lugar más seco de la Tierra con diferencia. Algunas partes del desierto ven lluvia solo una vez en un par de siglos y su paisaje extremadamente árido lo ha convertido en el lugar favorito de los directores de cine para filmar películas sobre Marte.

Pero a pesar de que el desierto de Atacama suena como un infierno, hay algunas plantas que han encontrado una manera de hacer frente a la sequedad extrema, la gran altitud, el suelo pobre en nutrientes y la radiación solar excesiva. Por lo general, se trata de plantas pequeñas, con raíces profundas y espinosas que pueden alcanzar las profundidades del subsuelo para capturar parte de la humedad que allí se encuentra. Estos incluyen el arbusto salado, la hierba tufted, el arbusto de trigo sarraceno, el arbusto negro, los arbustos de tola, el pasto de arroz, los helechos, el cepillo de hojas pequeñas, la salvia negra y el chrysothamnus.

Durante la última década, Rodrigo Gutiérrez, profesor del Departamento de Genética Molecular y Microbiología de la Pontificia Universidad Católica de Chile, ha recolectado plantas de 22 sitios diferentes que cubren una amplia gama de vegetación y elevaciones. Para cada muestra, Gutirrez y sus colegas registraron una variedad de factores, como la temperatura, los niveles de radiación, la calidad del suelo y el contenido de agua.

Esta caracterización de cada muestra, junto con la secuenciación del ADN, permitió a los investigadores armar un perfil genético para 32 de las especies de plantas más importantes de Atacama. El análisis también evaluó los microbios del suelo asociados con las plantas en función de esta secuencia de ADN, lo que muestra que algunas de las plantas desarrollaron bacterias simbióticas cerca de sus raíces que optimizan la ingesta de nitrógeno, un nutriente crítico para el crecimiento de las plantas que escasea gravemente en este desierto.

Los investigadores recolectaron, etiquetaron y congelaron muestras de plantas de Atacama, luego las enviaron más de 1,600 km (1,000 millas) para procesarlas para la extracción de ARN. Crédito: Melissa Aguilar.

Los colegas de la Universidad de Nueva York dirigidos por Gloria Coruzzi del Departamento de Biología y el Centro de Genómica y Biología de Sistemas identificaron los genes específicos que están asociados con las adaptaciones en las plantas de Atacama al comparar las 32 plantas del desierto con 32 especies hermanas no adaptadas pero genéticamente similares. .

El objetivo era utilizar este árbol evolutivo basado en secuencias del genoma para identificar los cambios en las secuencias de aminoácidos codificados en los genes que sustentan la evolución de la adaptación de la planta de Atacama a las condiciones del desierto, dijo Coruzzi.

Reforzar los cultivos alimentarios

Este análisis genético de última generación identificó 265 genes cuya secuencia de proteínas puede haber sido seleccionada por fuerzas evolutivas, forjadas por millones de años de vida en el duro desierto de Atacama. Estos incluyen genes involucrados en la fotosíntesis que pueden permitir que las plantas hagan frente a la alta radiación, así como aquellos involucrados en la regulación del estrés, la sal y los iones metálicos, lo que puede explicar cómo las plantas pueden crecer en un suelo pobre en nutrientes.

Nuestro estudio de las plantas en el desierto de Atacama es directamente relevante para las regiones de todo el mundo que se están volviendo cada vez más áridas, con factores como la sequía, las temperaturas extremas y la sal en el agua y el suelo que representan una amenaza significativa para la producción mundial de alimentos, dijo Gutiérrez, quien compara los hallazgos con una mina de oro genética.

Algunas de las plantas de Atacama están relacionadas con cultivos básicos, como granos, legumbres y papas. Como tal, estos genes candidatos recientemente identificados podrían usarse para diseñar cultivos más resistentes y mejorar nuestra seguridad alimentaria frente a la creciente desertificación del planeta.

Los hallazgos aparecieron en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

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