¿Cómo roba la planta Dodder los genes de las plantas hospedadoras?

Cada clase de organismo se ve afectado por parásitos que están listos para infestar cuando bajan la guardia. Los mosquitos zumban para chupar nuestra sangre y luego desaparecen en el aire. Otros animales tienen pequeños insectos y piojos arrastrándose 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 los dodders, no solo obtienen nutrición y agua de su anfitrión, sino también algo de material genético.

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

¿Qué es la planta dodder?

Las plantas Dodder, 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 obligados, ya que dependen completamente del huésped para sobrevivir. Las legumbres, hortalizas, plantas ornamentales y malas hierbas pueden servir como hospedadores para las cáscaras.

No tienen pigmentos de clorofila, que son los encargados de procesar los alimentos mediante la fotosíntesis. En cambio, los tallos de los dodders tienen ventosas en forma de dientes llamadas haustoria que se adhieren a la planta hospedante elegida. A menudo se alimentan simultáneamente de múltiples plantas hospedantes.

Cuscuta, cuscuta, planta parásita.  Planta enredadera.

Dodder forma una cubierta similar a una malla en toda la planta huésped (Crédito de la foto: farikul34 / Shutterstock)

Una vez que la plántula se establece en la planta huésped, la parte inferior de la cáscara (raíces) se seca, 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.

La haustoria juega un papel clave en la supervivencia de los dodders. 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 mediante fuerza mecánica. Luego libera una enzima que degrada la pared de la célula huésped. Finalmente, una célula alargada llamada hifas emerge del haustorio y forma un puente físico y fisiológico entre la cuscuta 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 línea de vida para la planta de la cáscara.

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Haustoria of the dodder adjunta al tallo de la planta huésped (Crédito de la foto: veinte20)

¿Cómo roba los genes una cuscupita?

La mayoría de los organismos vivos pasan sus genes de padres a hijos a través de la reproducción, un proceso conocido como transferencia de genes vertical. 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 reproducirse. Este proceso se llama transferencia genética horizontal (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 mediante la transferencia de material genético a través de la transferencia horizontal de genes.

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

Los Dodders reciben macromoléculas como ARNm, proteínas y material genético de la planta huésped en el proceso de extracción de nutrientes a través de la haustoria. A veces incorporan esta información genética en su genoma. La investigación ha encontrado 108 genes agregados al genoma del dodder 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 en los dodders. Ayudan en la respuesta de defensa, la estructura de la haustoria y el metabolismo de aminoácidos de los dodders. 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 el dodder 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 actuales plantas de cáscara había robado genes en el pasado. Estos genes pueden haber contribuido a la propagación exitosa del parásito Cuscuta.

Dicho esto, no todos los genes capturados durante la transferencia horizontal de genes son utilizados por dodder. El estudio identificó 42 regiones en el genoma del dodder que habían aparecido debido a 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

Un estudio adicional revelará más sobre la naturaleza de la transferencia horizontal de genes entre el huésped y la planta parásita. Los investigadores actualmente están investigando el mecanismo detrás de la transferencia de material genético de un huésped a un parásito, y esperan determinar si la transferencia de genes también puede ocurrir de las plantas parásitas a su huésped.