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En Proceedings of the Royal Society: B se ha publicado un estudio al respecto que revela indicios a favor de una curiosa teoría de la evolución celular propuesta por primera vez en 1993.

Las cianobacterias (algas verdeazuladas) obtienen la energía que necesitan gracias a la fotosíntesis. Reaccionan de diversas maneras a los cambios del entorno mediante una especie de sistema de transducción de señales que consta de dos componentes: un sensor y un regulador. Aunque en apariencia este sistema es característico de ciertas bacterias, existen pruebas de que no ha desaparecido completamente de las plantas y las algas, que lo utilizarían también para enviar señales y controlar el proceso de la fotosíntesis. Tal sistema de dos componentes se puede apreciar en los cloroplastos, unas estructuras de las células vegetales que son responsables de la fotosíntesis.

Según este nuevo estudio, dicho sistema es fundamental de cara a relacionar la fotosíntesis con la expresión génica y determina la capacidad de las plantas para adaptarse a los cambios del entorno.

Según explicó el Dr. Sujith Puthiyaveetil, de la Escuela Queen Mary de Ciencias Biológicas y Químicas (Reino Unido): «Ya sabemos que estos sistemas de dos componentes actúan a modo de interruptor que activa y desactiva genes en las bacterias. Pero la permanencia de estos interruptores de tipo bacteriano en los cloroplastos nos hace pensar en un nuevo modelo de regulación génica en las plantas.»

El profesor John Allen añadió: «Muchos se sorprenderán al oír que en el interior de células vegetales (y probablemente también en células animales) algunos mensajes se envían con el mismo sistema telegráfico que se aprecia en ciertas bacterias "primitivas". Sería como descubrir código Morse en una red informática, o un cilindro de cera en el núcleo del flamante equipo de sonido digital que nos acabamos de comprar. Para nosotros este apasionante descubrimiento supone que hemos encontrado indicios que apoyan una teoría poco ortodoxa de la evolución celular que se publicó hace dieciséis años.»

Los cloroplastos, igual que las mitocondrias, son unas estructuras especializadas que hay en el interior de las células. Ambos tipos de estructuras poseen sus propios genomas funcionales y un aparato de expresión génica distinto al del núcleo de la célula. Los genes de los cloroplastos contienen la información necesaria para fabricar las proteínas que participan en la fotosíntesis. El sistema de transducción mencionado parece haber sobrevivido como medio para enviar señales en el interior de los cloroplastos de plantas y algas. Las señales reguladoras de una parte de este sistema determinan la forma en que los genes son expresados por los cloroplastos, por ejemplo dictando cambios en el estado oxidativo de los componentes que transforman la energía.

«Si es cierto que los cloroplastos y las mitocondrias son responsables de la adquisición de estos sistemas de transducción por parte de los eucariotas [animales, plantas, hongos y algas]», se lee en el estudio, «se plantea la interesante pregunta de si también estos orgánulos han heredado los sistemas de transducción de sus antepasados bacterianos. Ahora se ha descubierto que así es en el caso de los cloroplastos.»

Los investigadores opinan que los susodichos sistemas conectan la fotosíntesis con la expresión génica. «De esta forma en los cloroplastos persisten genes que sientan la base de una herencia citoplasmática [extranuclear] no mendeliana», indican los autores. La herencia extranuclear consiste en la transmisión de genes que se encuentran fuera del núcleo, mientras que la herencia mendeliana es la convencional y cuyos principios fueron establecidos por Gregor Mendel en 1865.

«La fotosíntesis actúa sobre los genes de los cloroplastos proporcionando una voz y una respuesta programada en el diálogo que tiene lugar entre el cloroplasto y el núcleo de la célula», añaden.

«Los sistemas de transducción de los cloroplastos proceden de cianobacterias ancestrales y tipifican un sistema de señalización que podría no haber quedado nunca "en suspenso" en la evolución», concluye el estudio. Los sistemas de transducción comunes a los cloroplastos y cianobacterias, indican, «son claves para entender el vínculo entre la fotosíntesis y la expresión génica y pueden también dilucidar las consecuencias de tal vínculo en la evolución celular eucariota».

Noticia publicada en Cordis