El evento de extinción del Cretácico-Paleógeno (K-Pg) es famoso por la muerte de tres cuartas partes de las especies de plantas y animales del mundo. Ahora, la investigación de Zecca y sus colegas de la Universidad de Milán-Bicocca muestra que el mismo asteroide que acabó con los dinosaurios también provocó cambios drásticos en la familia de las uvas. Su obra, publicada en el Anales de botánicaencontró evidencia de múltiples eventos de selección positiva en el ADN de la planta de uva.

El ADN examinado por los científicos no estaba en el núcleo celular de la célula vegetal, sino en los plástidos. Estos son orgánulos, como los cloroplastos, que viven dentro de las células pero tienen su propio ADN distintivo. El equipo examinó el ADN de 91 accesiones diferentes y examinó 70 genes de plástidos candidatos. El equipo de investigación descubrió que algunos genes de plastomas relacionados con la fotosíntesis, la autorreplicación y el metabolismo pueden haber sufrido una selección positiva. Uno de los genes más interesantes de este grupo es el que codifica la subunidad grande de Rubisco, una enzima clave en la fotosíntesis. Este proceso de selección puede haber mejorado el rendimiento de la actividad de Rubisco en respuesta a las condiciones ambientales cambiantes.

Al observar el momento de estos cambios, Zecca y sus colegas encontraron evidencia de pasos en la tasa de evolución. Muchos de estos cambios ocurrieron hace entre 50 y 20 millones de años, pero el primer cambio data de hace 65 o 64 millones de años. Esta era coincide con la época de la extinción masiva al final del Cretácico.

“Durante los últimos 100 millones de años, los genomas han sido moldeados a gran escala por perturbaciones ambientales… En particular, los eventos de duplicación del genoma completo (WGD) antiguos parecen estar asociados con la masa del Cretácico-Paleógeno (K/Pg) (66 Ma) evento de extinción B. por el impacto de un asteroide en México o actividad volcánica”, escriben Zecca y sus colegas. “Aunque no se cree que la extinción masiva de K/Pg sea una causa importante de las extinciones de plantas, puede haber afectado la evolución y diversificación de los taxones… Se cree que las nubes de polvo y los aerosoles de azufre impidieron la radiación solar y causaron un rápido enfriamiento global, conocido como ‘inviernos de impacto'”. Los eventos de poliploidización parecen haber contribuido a la adaptación de varias plantas a ambientes modificados… Aparte de las duplicaciones cromosómicas, que muestran pistas importantes para un proceso de adaptación… los genes individuales también podrían haber sido influenciados por perturbaciones ambientales y mutaciones emergentes seleccionadas. “

Después del impacto del asteroide en el cráter de Chicxulub, las plantas sin duda habrían enfrentado desafíos. Mejorar la fotosíntesis le daría a la especie una ventaja competitiva. Pero también habría habido oportunidades para que las plantas avanzaran hacia nichos evolutivos que se habían vuelto libres. En este entorno, la familia Vitaceae se diversificó, lo que eventualmente llevó al desarrollo de Vitis vinifera, la uva que produce tantos vinos en el mundo.

Pero estos cambios moleculares no solo afectan a la mesa del comedor. Los eventos de selección positiva tienen implicaciones para los botánicos que intentan construir historias evolutivas de las especies, dicen Zecca y sus colegas. “Los altos niveles de selección positiva pueden afectar el poder reconstructivo de los métodos filogenéticos y su capacidad para estimar correctamente los tiempos de divergencia entre linajes. Normalmente, la selección positiva debe probarse de antemano y los marcadores seleccionados positivamente deben evitarse en los estudios filogenéticos. Al usar ADN codificante, recomendamos al menos excluir los codones que evolucionan bajo selección positiva para mejorar el análisis. Nuestro trabajo ofrece un primer paso en esta dirección y proporciona información útil sobre genes y codones de plástidos seleccionados positivamente”.

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Zecca, G., Panzeri, D. y Grassi, F. (2022) “Detección de señales de evolución adaptativa en plastomas de uva con énfasis en la transición Cretácico-Paleógeno (K/Pg)” Anales de botánica. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aob/mcac128

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