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La venus atrapamoscas ha resultado fascinante durante siglos para quienes se dedican a la biología y, sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes a su evolución carnívora seguían sin conocerse a ciencia cierta.
Ahora, mediante un artículo publicado en la revista Genome Research, científicos del proyecto CARNIVORUM acaban de despejar esta incógnita biológica.
La venus atrapamoscas no es la única planta carnívora. Otras, como las dioseras, atrapan a sus víctimas mediante unos tentáculos pegajosos, mientras que las odre se sirven de pozos de enzimas para atraer a sus víctimas.
Los hábitos agresivos de las plantas carnívoras les permiten sobrevivir en suelos pobres, al convertir a los insectos en una fuente adicional de nitrógeno y otros nutrientes. Muchos biólogos sospechaban que este comportamiento depredador evolucionó cuando los ancestros de las plantas carnívoras actuales convirtieron mecanismos típicamente defensivos contra las plagas de insectos en armas ofensivas.
De protección a alimento
Esta hipótesis ha ganado peso tras el estudio genético detallado de la venus atrapamoscas, realizado por el equipo de CARNIVORUM, una iniciativa liderada por el biofísico Rainer Hedrich y el profesor de bioinformática Jorg Schultz de la Universidad Julius Maximilian de Wurzburgo (Alemania).
En concreto, la venus atrapamoscas reconoce a su presa mediante folículos sensibles al tacto situados en la superficie interior de la trampa. Al estimularse, estos folículos generan una señal eléctrica que se transmite hasta la planta.
Tras el primer estímulo, se almacena la señal pero sin que se cierren los lóbulos. Sólo cuando se genera un segundo estímulo se cierra la bisagra. La presa capturada continuará activando folículos y generando sucesivas señales eléctricas "recordadas" por la planta.
Ahora, mediante un artículo publicado en la revista Genome Research, científicos del proyecto CARNIVORUM acaban de despejar esta incógnita biológica.
La venus atrapamoscas no es la única planta carnívora. Otras, como las dioseras, atrapan a sus víctimas mediante unos tentáculos pegajosos, mientras que las odre se sirven de pozos de enzimas para atraer a sus víctimas.
Los hábitos agresivos de las plantas carnívoras les permiten sobrevivir en suelos pobres, al convertir a los insectos en una fuente adicional de nitrógeno y otros nutrientes. Muchos biólogos sospechaban que este comportamiento depredador evolucionó cuando los ancestros de las plantas carnívoras actuales convirtieron mecanismos típicamente defensivos contra las plagas de insectos en armas ofensivas.
De protección a alimento
Esta hipótesis ha ganado peso tras el estudio genético detallado de la venus atrapamoscas, realizado por el equipo de CARNIVORUM, una iniciativa liderada por el biofísico Rainer Hedrich y el profesor de bioinformática Jorg Schultz de la Universidad Julius Maximilian de Wurzburgo (Alemania).
En concreto, la venus atrapamoscas reconoce a su presa mediante folículos sensibles al tacto situados en la superficie interior de la trampa. Al estimularse, estos folículos generan una señal eléctrica que se transmite hasta la planta.
Tras el primer estímulo, se almacena la señal pero sin que se cierren los lóbulos. Sólo cuando se genera un segundo estímulo se cierra la bisagra. La presa capturada continuará activando folículos y generando sucesivas señales eléctricas "recordadas" por la planta.
Perfiles genómicos implicados
Hasta ahora no se han identificado genes específicamente carnívoros en la venus atrapamoscas. Para desentrañar las rutas moleculares implicadas en la alimentación insectívora, los investigadores de Alemania y sus socios de Arabia Saudí generaron perfiles de transcripción pangenómica de venus atrapamoscas antes de alimentarse y tras haber atrapado un grillo y comenzado su digestión. A continuación, se compararon estos perfiles genómicos con los de otros tejidos vegetales.
La trampa no estimulada presenta patrones de expresión que se asemejan a la hoja que le sirve de sustento, lo cual respalda la afirmación aceptada de que han evolucionado de las hojas. No obstante, las glándulas del interior de la trampa, las cuales fomentan la digestión de insectos y se activan tras unas horas para contribuir a la absorción de nutrientes, muestran patrones de expresión genética similares a los de las raíces, patrones esenciales para la obtención de nutrientes en las plantas no carnívoras.
La clave de la extraordinaria evolución de la venus atrapamoscas parece residir en la quitinasa, una enzima capaz de digerir la quitina de la que están compuestos los exoesqueletos de los artrópodos. "El contacto con la quitina suele implicar peligro para las plantas, esto es, delata la presencia de insectos que pueden comérsela —señaló el profesor Hedrich—. En el caso de la venus atrapamoscas, estos procesos de defensa se han reprogramado durante su proceso evolutivo. La planta los emplea ahora para comer insectos".
El equipo al cargo del proyecto también se valió de microscopía electrónica para estudiar la ultraestructura de las glándulas en la trampa, y descubrió capas de células especializadas implicadas en la secreción activa, el transporte de nutrientes, el almacenamiento de lípidos y la biosíntesis de proteínas necesarias para el correcto funcionamiento de la trampa.
Financiado en parte por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), el proyecto CARNIVORUM concluyó oficialmente en febrero de 2016 y recibió cerca de 2,5 millones de euros en fondos europeos.
Hasta ahora no se han identificado genes específicamente carnívoros en la venus atrapamoscas. Para desentrañar las rutas moleculares implicadas en la alimentación insectívora, los investigadores de Alemania y sus socios de Arabia Saudí generaron perfiles de transcripción pangenómica de venus atrapamoscas antes de alimentarse y tras haber atrapado un grillo y comenzado su digestión. A continuación, se compararon estos perfiles genómicos con los de otros tejidos vegetales.
La trampa no estimulada presenta patrones de expresión que se asemejan a la hoja que le sirve de sustento, lo cual respalda la afirmación aceptada de que han evolucionado de las hojas. No obstante, las glándulas del interior de la trampa, las cuales fomentan la digestión de insectos y se activan tras unas horas para contribuir a la absorción de nutrientes, muestran patrones de expresión genética similares a los de las raíces, patrones esenciales para la obtención de nutrientes en las plantas no carnívoras.
La clave de la extraordinaria evolución de la venus atrapamoscas parece residir en la quitinasa, una enzima capaz de digerir la quitina de la que están compuestos los exoesqueletos de los artrópodos. "El contacto con la quitina suele implicar peligro para las plantas, esto es, delata la presencia de insectos que pueden comérsela —señaló el profesor Hedrich—. En el caso de la venus atrapamoscas, estos procesos de defensa se han reprogramado durante su proceso evolutivo. La planta los emplea ahora para comer insectos".
El equipo al cargo del proyecto también se valió de microscopía electrónica para estudiar la ultraestructura de las glándulas en la trampa, y descubrió capas de células especializadas implicadas en la secreción activa, el transporte de nutrientes, el almacenamiento de lípidos y la biosíntesis de proteínas necesarias para el correcto funcionamiento de la trampa.
Financiado en parte por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), el proyecto CARNIVORUM concluyó oficialmente en febrero de 2016 y recibió cerca de 2,5 millones de euros en fondos europeos.
Referencia bibliográfica:
Felix Bemm, et al. Venus flytrap carnivorous lifestyle builds on herbivore defense strategies. Genome Research (2016). DOI: 10.1101/gr.202200.115.
Felix Bemm, et al. Venus flytrap carnivorous lifestyle builds on herbivore defense strategies. Genome Research (2016). DOI: 10.1101/gr.202200.115.
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