¿Cómo la planta parásita de cúscuta le roba a las plantas huésped sus genes?

Cada clase de organismo está preocupada por parásitos que están listos para infestar cuando baja la guardia. Los mosquitos zumban para chupar nuestra sangre y luego desaparecen en el aire. Otros animales tienen pequeños insectos y piojos que se arrastran por su cuerpo, haciéndolos picar frenéticamente.

Incluso la parte más pequeña de un organismo vivo no está a salvo de la ira de los parásitos. Los parásitos intracelulares, como los virus, pueden infectar las células vivas de todas las plantas y animales.

Asimismo, el reino vegetal tiene una variedad de parásitos que se alimentan de las plantas para sobrevivir. En el caso de las cúscutas, no solo obtienen nutrición y agua de su huésped, sino también algo de material genético.

La pregunta es, ¿por qué la cuscuta roba genes? ¿Y cómo es posible?

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¿Qué es la planta de cuscuta?

Las plantas de cúscuta, pertenecientes a Cuscuta spp, son una planta parásita sin hojas de la familia Convolvulaceae. Hay alrededor de 150 especies de dodders en todo el mundo. Se clasifican como holoparásitos de tallo obligado, ya que dependen completamente del huésped para sobrevivir. Las legumbres, los vegetales, las plantas ornamentales y las malas hierbas pueden servir como anfitriones de las cúspides.

No tienen pigmentos de clorofila, que son los encargados de procesar los alimentos mediante la fotosíntesis. En cambio, los tallos de las cúscutas tienen retoños en forma de dientes llamados haustorios que se adhieren a la planta huésped elegida. A menudo se alimentan simultáneamente de múltiples plantas hospedantes.

Cuscuta, dodder, planta parásita.  Planta enredadera.

La cuscuta forma una especie de malla que cubre toda la planta huésped (Crédito de la foto: farikul34/Shutterstock)

Una vez que la plántula de cuscuta se establece en la planta huésped, la parte inferior de la cuscuta (raíces) se marchita, rompiendo su conexión con el suelo. La parte superior de las plantas crece rápidamente, entrelazándose alrededor de los tallos y las hojas de la planta huésped.

El haustorio juega un papel clave en la supervivencia de las cuscutas. Un haustorio es una estructura similar a una raíz en las plantas parásitas que penetra en el huésped para absorber agua y nutrición.

Según un estudio, el haustorio penetra en la superficie de la planta huésped utilizando fuerza mecánica. Luego libera una enzima que degrada la pared de la célula huésped. Finalmente, una célula alargada llamada hifa emerge del haustorio y forma un puente físico y fisiológico entre la cúscuta y el huésped. Establece conexiones directas con el tejido vascular de la planta huésped, el xilema y el floema, para extraer agua y nutrientes para alimentarse. Actúa como el salvavidas de la cúscuta.

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Haustoria de la cúscuta unida al tallo de la planta huésped (Crédito de la foto: veinte20)

¿Cómo roba genes una planta dodder?

La mayoría de los organismos vivos transmiten sus genes de padres a hijos a través de la reproducción, un proceso denominado transferencia vertical de genes. Asegura la diversidad genética y la integridad de la especie.

Sin embargo, algunos organismos son capaces de transferir genes de un individuo a otro, sin reproducción. Este proceso se llama transferencia horizontal de genes (HGT). Se ve en bacterias, eucariotas unicelulares y otros microorganismos. En términos científicos, HGT es un medio asexual de transferencia genética entre dos especies que no se aparean. Desempeña un papel importante en la evolución de los organismos.

Por ejemplo, las bacterias pueden desarrollar resistencia a los antibióticos a través de la transferencia de material genético a través de la transferencia horizontal de genes.

HGT no se observa comúnmente en organismos complejos como las plantas, e incluso si lo es, el material genético transferido no es utilizado por la planta parásita. Sin embargo, un estudio de 2019 encontró transferencia génica horizontal funcional (fHGT) en Cuscuta campestris (cúscuta).

Los dodders reciben macromoléculas como ARNm, proteínas y material genético de la planta huésped en el proceso de extracción de nutrientes a través de los haustorios. A veces incorporan esta información genética en su genoma. La investigación ha encontrado 108 genes agregados al genoma de la cúscuta a través de la transferencia horizontal de genes.

Importancia de los genes robados en dodder

Los 108 genes robados son funcionales y contribuyen a varios aspectos de la cuscuta. Ayudan en la respuesta de defensa, la estructura de los haustorios y el metabolismo de los aminoácidos de las cúscutas. Curiosamente, uno de los genes robados también ayuda al parásito a silenciar el gen de defensa del huésped. El gen produce un pequeño segmento de ARN (conocido como micro ARN), que se envía de vuelta al huésped como arma silenciadora. Permite que la cuscuta se alimente de la planta sin esfuerzo.

ARN

La función general y la formación de micro-ARN (Crédito de la foto: Wikimedia Commons)

De los 108 genes robados, 18 están presentes en todas las especies de dodder. Esto sugiere que un antepasado de las plantas de cúscuta actuales había robado genes en el pasado. Estos genes pueden haber contribuido a la propagación exitosa del parásito Cuscuta.

Dicho esto, la cúscuta no utiliza todos los genes incorporados durante la transferencia horizontal de genes. El estudio identificó 42 regiones en el genoma de la cúscuta que habían aparecido debido a la HGT, pero que no tenían ningún valor funcional para la planta.

Durante la transferencia horizontal de genes, la planta parásita puede recibir una gran cantidad de material genético del huésped. Sin embargo, los científicos sospechan que los dodders no pueden filtrar todos los genes que reciben. A través de la selección natural, los segmentos inútiles se filtran, mientras que los funcionales permanecen.

Conclusión

Más estudios revelarán más sobre la naturaleza de la transferencia horizontal de genes entre el huésped y la planta parásita. Los investigadores están investigando actualmente el mecanismo detrás de la transferencia de material genético del huésped al parásito, y esperan determinar si la transferencia de genes también puede ocurrir de las plantas parásitas a su huésped.

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