Genoma de gramíneas
Las gramíneas son un grupo de plantas de importancia mundial a nivel alimentario y económico. Para saber más sobre sus características botánicas puedes leer nuestro artículo aquí.
Las gramíneas o Poaceas son un grupo genéticamente muy diverso, es el cuarto grupo en diversidad del planeta. Esta diversidad es debida a dos motivos principales.
Uno, la aparición de algunas especies con una dotación cromosómica excepcionalmente grande. En lugar de tener una pareja de cromosomas (2x, donde x representa cada cromosoma) hay especies que presentan 4 o 6 copias cromosomas de cada uno. Son especies tetraploides o hexaploides. Para saber más sobre los cromosomas puedes leer este artículo de aquí. Diferentes especies de trigo pueden tener 14 cromosomas (2x=14) o en el caso de las especies hexaploides 42 cromosomas (6x=42). Estas especies están formadas por tres genomas de tres especies diferentes que han logrado coexistir dentro de un mismo organismo, dando una especie nueva y diferente a las 3 por separado. En el trigo se denominan genoma A a un juego, genoma B y genoma D, puedes saber más sobre la evolución del trigo, en nuestro artículo «evolución por hibridación interespecífica» aquí .
Dos, los genomas de las gramíneas son de tamaños muy diversos, independientemente del número de cromosomas de cada especie. El genoma de cebada es hasta 11 veces más grande que el de arroz. Sin embargo, el contenido en genes parece ser tan solo de 2 veces mayor en la cebada que en el arroz ¿cómo se explica esto? y ¿qué importancia evolutiva tiene?
La gran diversidad de gramineas es debida a su facilidad para mezclar genomas de varias especies.
En primer lugar las diferencias de tamaño son debidas a ADN repetitivo, se ha observado que alrededor de un 75% del genoma de la cebada o el trigo es ADN repetitivo. La mayor parte del cual son retrotransposones. Para saber más sobre qué contiene el genoma puedes leer el artículo sobre el genoma humano aquí.
En segundo lugar se ha observado mediante hibridación (FISH, del que puedes saber más aquí), que no solo la mayoría de los genes están conservados, sino que incluso el orden de los genes en los cromosomas parece mantenerse. Esto nos indica que todos los cereales provienen de un antepasado común y que conservan en gran medida su estructura. No obstante el arroz se diferencia a simple vista del trigo o de la caña de azúcar, o estos del maíz.
Además, es importante destacar que las gramíneas tienen una gran capacidad para adaptarse a diferentes condiciones ambientales, lo que ha permitido su expansión a lo largo de todo el planeta. Esta adaptabilidad se ve reflejada en la diversidad de sus genomas, que han evolucionado para hacer frente a los desafíos que plantea cada nuevo entorno.
Los genomas de cereales se pueden clasificar en dos grupos: Festucoide, con predominio de x=7 cromosomas, de gran tamaño y Panicoide, con x=9 o 10 cromosomas de pequeño tamaño. No obstante el número cromosómico varia de x=4 a x=19 aunque el tamaño cromosómico es significativo en cuanto al ordenamiento de las especies.
El antecesor común de los cereales que vivió hace 89 millones de años se cree que tenía x=12 cromosomas y era poliploide. Se cree que las especies diploides actuales (con un número diferente de x=12) son el resultado de la pérdida de algunos de los cromosomas repetidos y la diferenciación de los que se quedaron. La mayoría de especies de poaceas actuales son poliploides (un 60% de las especies) y son el resultado de una o varias multiplicaciones cromosómicas. Se calcula que aproximadamente el 65% de estas especies nuevas surgidas por poliploidía son el resultado del cruzamiento entre especies diferentes, lo que se denomina hibridación interespecífica o intergénica. Puedes aprender más sobre estas hibridaciones en su artículo aquí .
Además, es interesante destacar que la diversidad genética de las gramíneas no solo tiene implicaciones evolutivas, sino que también tiene un gran impacto en la agricultura y la alimentación. La variabilidad genética de estas plantas permite la selección de variedades con características deseables, como resistencia a plagas o enfermedades, o una mayor productividad. Por lo tanto, el estudio de los genomas de las gramíneas no solo nos ayuda a entender su evolución, sino que también puede tener aplicaciones prácticas muy importantes.