Revelados los secretos genéticos de una especie arbórea

Los álamos se han convertido en recursos forestales de importancia.

La primera especie arbórea cuyo código del ADN ha sido completamente descifrado es un álamo (chopo).

El genoma del álamo negro americano (Populus trichocarpa) fue secuenciado en un proyecto internacional de cuatro años dirigido por instituciones estadounidenses.

El trabajo, publicado en la revista Science, muestra que el álamo tiene menor cantidad de ADN en sus células que los humanos u otros mamíferos, pero el doble de genes. Los investigadores dicen que la nueva información será un bono para comprender la biología y evolución vegetal.

También la industria forestal espera que los datos genómicos ayuden a mejorar la producción y calidad de sus productos, como el bioetanol.

"Bajo condiciones óptimas, los álamos podrían agregar unos cuatro metros de crecimiento cada año y alcanzar la madurez en tan poco tiempo como cuatro años, permitiendo la reproducción selectivva para plantaciones forestales sostenibles a gran escala," dijo el Dr. Sam Foster del Servicio Forestal de Estados Unidos.

"Este rápido crecimiento acoplado a la conversión de la porción lignocelulósica de la planta a etanol tiene el potencial de convertirse en un recurso energético renovable al tiempo que llevaría a una reducción de gases invernadero," agregó.

Duplicación de genoma

Los árboles son una característica dominante del planeta Tierra. Los bosques cubren un 30% del área terrestre el mundo, alberga a dos tercios de la vida en la Tierra y son responsables del 90% de la biomasa terrestre.

Se piensa que los mismos álamos cubren más de 75 millones de hectáreas a nivel mundial

Se escogió esta especie arbórea fue escogida para secuenciarla debido al tamaño relativamente pequeño de su genoma - "apenas" tiene 485 millones de pares de bases, las "letras" del ADN que componen el código genético.

Esto es unas 50 veces menos pares de bases que en un árbol de pino. Por otro lado, el álamo tiene cuatro veces de ADN como el Arabidopsis thaliana, la diminuta yerba que en 2000 se convirtió en la planeta cuyo genoma fue descifrado.

El equipo investigador ha identificado más de 45,000 genes posibles - humanos y otros mamíferos como los ratones y perros tienen un poco más de 20-25,000 genes. Al comparar la información del álamo con con la de Arabidopsis, el equipo ha podido demostrar que los dos organismos derivan de una planta ancestral común hace unos 100 a 120 millones de años.

El análisis demuestra que para un 10% de los genes del álamo no había unidades genéticas comparables en Arabidopsis.

También revela que el álamo ha aumentado el tamaño de su genoma por lo menos dos veces en su historia evolucionaria. Esta expansión habría liberado muchos genes duplicados para adquirir funciones importantes para los árboles, como la formación de madera.

Próxima 'revoluciónn'

A la vez que responde preguntas específicas sobre los árboles, y plantas en general, se espera que la nueva información tenga implicaciones industriales.

Las comparaciones con la Arabidopsis ayudan a comprender la evolución vegetal.

Los investigadores descubrieron 93 genes del álamo asociados con la producción de celulosa, las unidades estructurales de las paredes de las células vegetales. La celulosa, el material orgánico más abundante en la Tierra, puede descomponerse en azúcar, fermentada hasta alcohol y destilada para producir etanol con calidad combustible.

"Los biocombustibles no solamente son atrativos por su potencial de reducir la dependencia en petróleo importao sino también por su reducido impacto ambiental," dijo el Dr. Gerald Tuskan, principal autor del informe en Science.

"Los biocombustibles emiten menor canticad de contaminantes que los combustibles fósilbes como la gasolina. Además, el álamo y plantas relacionadas son administradores vitales del carbono atmosférico. Los árboles almacenan dióxido de carbono en sus hojas, ramas, tallos y raíces.

"Este proceso natural prové oportunidades de mejorarar la remoción de carbono del aire produciendo árboles que envíen y almacenen más carbono debajo de la tierra en sus raíces y el suelo," dijo el científico del Oak Ridge National Laboratory.

Y el Dr. Stephen DiFazio, del Eberly College of Arts and Sciences de la Universidad de West Virginia, agregó: "La secuencia genómica ya está teniendo un impacto profundo en las investigaciones de biotecnología forestal.

"Esta acelerando grandemente el descubrimiento de genes que controlan muchos aspectos diferentes de la biología del árbol foresta, y está abriendo el camino para mejoramientos notables en la productividad en plantaciones forestales que puedan rivalizar aquellos de la 'revolución verde' en agricultura."

El proyecto del genoma del álamo fue dirigido por el Joint Genome Institute (DOE JGI) del Departamento de Energía de Estados Unidos y el Oak Ridge National Laboratory (ORNL), unificando esfuerzos de 34 instituciones en todo el mundo.