Científicos reconstruyen el primer mapa genético de una planta nativa de la Antártica
Un equipo de investigadores logró
construir por primera vez un genoma de referencia a escala cromosómica de
Colobanthus quitensis, conocido comúnmente como clavelito antártico, una de las
dos únicas plantas vasculares nativas de la Antártica.
El
estudio, publicado en la prestigiosa revista científica Genome Biology and
Evolution, representa un hito para la ciencia polar al entregar el mapa
genético más completo obtenido hasta ahora para esta especie.
El clavelito antártico despierta un
especial interés científico porque constituye un modelo biológico único para
estudiar cómo las plantas logran sobrevivir en condiciones extremas, como el
frío intenso, la alta radiación ultravioleta, la sequía y los constantes ciclos
de congelamiento y deshielo.
Descifrar los mecanismos genéticos y
fisiológicos que sustentan esta extraordinaria capacidad de adaptación
permitirá comprender mejor los procesos evolutivos que hacen posible la vida
vegetal en ambientes extremos.
Además, esta especie es considerada un
bioindicador de los efectos del cambio climático en los ecosistemas polares y
desempeña un papel clave como soporte de comunidades microbianas del suelo,
fundamentales para el funcionamiento y la biodiversidad de estos ecosistemas.
Hasta antes de este trabajo científico, se
contaba únicamente con fragmentos aislados del ADN de la planta. Gracias a la
nueva investigación fue posible ensamblar prácticamente todo su genoma,
ordenándose en sus cromosomas, como si se hubiese completado un rompecabezas
del que antes solo existían piezas dispersas.
El estudio fue liderado por el Dr. Eduardo
Castro-Nallar, académico de la Universidad de Talca (UTalca) e investigador de
ICEMELT, anillo de investigación en ciencia antártica financiado por la Agencia
Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) y encabezado por la Universidad
Mayor (UMayor).
“Este mapa genético nos permitirá buscar
con precisión cuáles son los genes y mecanismos que hacen posible que esta
planta sobreviva al frío extremo, la intensa radiación ultravioleta y la
escasez de agua que caracteriza a la Antártica”, asegura el Dr. Castro-Nallar.
El genoma, denominado POLARIX, abarca 887
millones de pares de bases y fue ensamblado en 40 cromosomas, alcanzando un
nivel de resolución sin precedentes para una planta antártica.
Además, el equipo identificó más de 40.700
genes codificantes de proteínas, de los que el 95 % cuenta con una anotación
funcional, constituyendo una plataforma de referencia para futuras
investigaciones sobre adaptación al estrés ambiental.
“Es como tener un rompecabezas de 100
piezas del que antes sólo conocíamos las piezas sueltas. Ahora hemos logrado
identificar y ensamblar 99 de ellas”, explica el Dr. Cristóbal Galbán, director
de ICEMELT y uno de los coautores del estudio.
Para alcanzar este resultado, los
investigadores combinaron tecnologías de secuenciación de ADN de última
generación (PacBio HiFi y Hi-C), junto con más de un año de análisis
bioinformático realizado en Chile.
Aunque la obtención de los datos genómicos
tomó solo algunas semanas, el ensamblaje, ordenamiento y validación del genoma
requirieron cerca de un año y medio de trabajo especializado.
Aplicaciones futuras
Más allá del avance en genómica, la
investigación entrega una herramienta fundamental para comprender cómo las
plantas logran adaptarse a ambientes extremos.
El nuevo genoma permitirá
estudiar con mayor precisión los genes asociados a la tolerancia al frío, la
congelación, la sequía y otros factores ambientales, conocimientos que, a
mediano plazo, podrían contribuir al desarrollo de cultivos más resilientes
frente al cambio climático.
“Sus características podrían tener
aplicaciones futuras en la agricultura. Los genes relacionados con la
tolerancia al frío y otros estreses ambientales podrían servir como base para
desarrollar cultivos más resistentes ante la variabilidad climática”, explica
el Dr. Castro- Nallar.
La publicación abre ahora una nueva etapa
de investigación. El equipo utilizará este genoma de referencia para estudiar
la diversidad genética de poblaciones de Colobanthus quitensis distribuidas
entre el Cabo de Hornos y la Antártica con el objetivo de comprender cómo esta
especie colonizó el continente blanco y cuáles son las bases genéticas de su
extraordinaria capacidad de supervivencia.
El artículo científico se encuentra
disponible aquí.
Más información en www.icemelt.cl