Historias genéticas de un fósil viviente

Firma invitada

Koldo Garcia Etxebarria

Pronto llegará el otoño y muchos árboles se despojarán de sus hojas. Entre esos árboles desnudos que encontraremos a nuestro alrededor, hay uno que es bastante especial: el ginkgo (Gingko biloba). Decimos que este árbol es especial porque es un fósil viviente. Aunque este término no es científico, así se conocen las especies actuales que se asemejan a aquellas que se pueden encontrar en el registro fósil. Estas especies no tienen parientes vivos, es decir, son especies aisladas, testigos de un mundo pasado que parecen haber quedado congeladas en la evolución. Esta circunstancia convierte el estudio genético del ginkgo en un análisis de gran valor.

El ginkgo no ha sufrido cambios significativos en su aspecto durante los últimos 200 millones de años y ha sobrevivido a las glaciaciones en los parajes de China. El encanto que posee este árbol ha propiciado que en los últimos años se haya extendido por todo el mundo de la mano del ser humano, que lo ha usado como adorno. A pesar de que este árbol ha sido objeto de numerosas investigaciones, un nuevo trabajo ha tratado de aclarar algunos aspectos aún desconocidos: dónde se refugió, cómo se enfrentó al cambio climático en el Pleistoceno, cuál fue el papel del ser humano en su dispersión y qué factores han influido en su supervivencia.

Para la realización de este trabajo, se han secuenciado los genomas de 545 ginkgos de 51 lugares. Principalmente se han estudiado ejemplares de China, pero también se han analizado árboles de Corea, Japón, Europa y América. Hay que tener en cuenta que el genoma del ginkgo contiene más de diez mil millones de «letras» de ADN, es decir, es tres veces más largo que el genoma humano. Por lo tanto, la cantidad de datos que se han extraído es enorme, y analizarlos supone un trabajo sustancioso.

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Gingko con colores otoñales en una pequeña aldea china. (Fotografía: Kohji Asakawa – Licencia Pixabay. Fuente: pixabay.com)

Para analizar el origen de los ginkgos actuales se emplearon varios métodos, obteniendo el mismo resultado: que en su origen había cuatro grandes poblaciones y que tres regiones funcionaron como refugios. Estas cuatro poblaciones originarias estaban situadas en el este, sur, suroeste y norte de China respectivamente (esta última ubicación era el punto de unión de las otras tres). Los autores del trabajo proponen que la población del norte de China se originó hace unos 140.000 años, al mezclarse las poblaciones del sur y del suroeste. A partir de este resultado se han definido tres zonas de protección: los ya conocidos del suroeste y el este, más un nueva zona al sur. De hecho, estas tres zonas de protección son lugares con una gran biodiversidad que actúan como zonas de protección de gran cantidad de plantas.

En cuanto al tamaño de las poblaciones, el ginkgo ha experimentado varios ciclos de expansión y reducción que tuvieron lugar en las glaciaciones del Pleistoceno. A partir de los datos genéticos y las simulaciones, sabemos que las mayores poblaciones existieron hace 15 millones de años, 1,05 millones de años y 0,5 millones de años; mientras que las menores, hace 4 millones de años, 0,1 millones de años y 0,06 millones de años. En los últimos 2 millones de años, la disminución de las poblaciones ha estado relacionada con los climas fríos.

En cuanto a los ginkgos que se encuentran fuera de China, analizando su origen genético se puede concluir que son descendientes de poblaciones del este de China. En primer lugar, los ginkgos fueron llevados a Japón y Corea, que son similares a los del este de China, y más tarde a Europa y América. Los árboles que hay en Europa son parientes de los ginkgos del este de China; y los que hay en América se asemejan a los ginkgos del este de China, Japón, Corea y Europa. Por ello, los investigadores creen que gracias al influjo humano los ginkgos se han trasladado varias veces desde el este de China a América.

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Hojas de ginkgo. (Fotografía: Marzena P.– Licencia Pixabay. Fuente: pixabay.com)

El estudio de los factores que influían en esta dispersión concluyó que siete variables climáticas afectaban a dicha distribución, entre otras, destacaban la estacionalidad de la temperatura, la de la lluvia o la cantidad de precipitaciones en el mes más seco. Además, el peso de estas variables fue diferente en los ginkgos del este y del suroeste de China, quizá debido a las preferencias de hábitat de cada grupo.

Para analizar la evolución de los ginkgos se seleccionaron 58 árboles del grupo oriental y 38 del suroeste. Se buscaron señales de la selección natural en los genomas de estos árboles y se constató que en cada grupo las regiones genómicas con indicios de selección habían sido diferentes. Analizando los genes localizados en estas regiones, concluyeron que estos genes tenían la función de combatir el estrés abiótico y biótico; que eran concretamente genes relacionados con las defensas para combatir insectos y hongos y genes para responder a la deshidratación, las bajas temperaturas y el exceso de sal. De hecho, ya se sabía que los ginkgos eran resistentes al estrés, especialmente frente a herbívoros y patógenos.

En resumen, el estudio del genoma de los ginkgos ha permitido obtener nuevos datos específicos sobre su dispersión y, a la vez, sobre su historia evolutiva. Esto nos aporta información sobre la evolución de las especies, ya que no es habitual recopilar tantos datos génicos sobre una especie aislada. A lo largo de los siglos, el ginkgo ha sido fuente de inspiración para el mundo de las artes, ha tenido presencia en la medicina y ha cautivado a los seres humanos. Hoy sigue seduciéndonos, incluso en el campo de la genética.

Referencia bibliográfica:

Zhao, Y., Fan, G., Yin, P. et al., (2019). Resequencing 545 ginkgo genomes across the world reveals the evolutionary history of the living fossil. Nature Communications, 10(1), 4201. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-12133-5.

Sobre el autor: Koldo Garcia Etxebarria (@koldotxu) es doctor en Genética, investigador en Biodonostia-Instituto de Investigación Biosanitaria y divulgador científico.

Este artículo se publicó originalmente en euskara el 26 de noviembre de 2019 en el blog Zientzia Kaiera. Artículo original.

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