Plantas: un hallazgo obliga a replantear su historia evolutiva

Hasta ahora se pensaba que la lignina, un componente de la madera, sólo estaba presente en las plantas terrestres. De hecho, esta sustancia es la que marca la diferencia entre las plantas terrestres y las acuáticas y fue la que les permitió a las primeras colonizar la superficie de la Tierra y diversificarse. Esto, que era casi un dogma, se encuentra ahora en discusión, pues un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, entre los que se encuentra un biólogo argentino, encontró lignina en un alga roja. El estudio se publicó en la revista Current Biology .

"Todas las plantas terrestres evolucionaron a partir de las algas verdes, y durante mucho tiempo los científicos aceptaron la idea de que la capacidad de sintetizar lignina surgió sólo cuando las plantas colonizaron el ambiente terrestre, hace unos 475 millones de años", explica el doctor José Manuel Estévez, investigador del Conicet, que acaba de reinstalarse en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA luego de su posdoctorado en Stanford. Y agrega: "La lignina les permitió a las plantas contrarrestar la fuerza de gravedad y alcanzar grandes alturas".

Según Estévez, "dado que las algas rojas y las verdes divergieron hace más de mil millones de años, el descubrimiento en esta alga roja sugiere que la maquinaria básica para producir lignina podría haber existido mucho antes de que las plantas colonizaran el ambiente terrestre".

La lignina (del latín lignum , que significa madera) cumple funciones esenciales para la vida de las plantas terrestres: proporciona rigidez a la pared celular y permite conducir agua desde la raíz hasta las hojas, pues forma una cubierta con poca afinidad por el agua, y ésta puede ser transportada sin mucha resistencia.

El embate de las olas

Las algas rojas en cuestión, que habitan en el Pacífico, en la costa de California, intrigaban al biólogo marino Patrick Martone, primer autor del trabajo, quien se preguntaba cómo estos vegetales no se desintegraban ante el embate de las olas. La clave podía estar en las mismas células, pero necesitaba la ayuda de especialistas en biología y química de paredes celulares. Precisamente Estévez tenía experiencia en el estudio químico de la pared celular de las algas rojas, pues ése había sido el tema de su tesis doctoral en la Fceyn. Sin dudar, puso manos a la obra.

"Empecé a estudiar esta alga y me llamó la atención que las células tenían una pared celular secundaria muy desarrollada, que nunca se había encontrado en estos organismos", destaca. En las plantas terrestres, la lignina se sintetiza en la pared celular secundaria.

"Hice algunos análisis químicos preliminares y, como las células del alga se parecían mucho a las que tienen lignina en las plantas, contacté a un especialista en lignina de la Universidad de Wisconsin, John Ralph. El encontró los monómeros que forman las moléculas de este compuesto con la misma estructura que se encuentra en plantas y no lo podía creer", relata Estévez, que actualmente trabaja en el Instituto de Fisiología, Biología y Neurociencias (Ifibyne), en la Fceyn.

Para identificar la sustancia, los investigadores emplearon anticuerpos específicos y aplicaron técnicas químicas. Ahora se están tomando muestras de algas y musgos de varias partes del mundo. En la Patagonia y la costa bonaerense hay algas rojas emparentadas con aquéllas.

La evolución de las plantas

Sin lignina, las plantas no podrían crecer como lo hacen. Pero ¿para qué la necesitan las algas, que están bien sostenidas por el agua? Lo cierto es que estas algas están sometidas a un estrés mecánico muy grande y los investigadores creen que eso pudo ser un detonante ambiental para inducir pequeñas cantidades de lignina en las células con pared secundaria.

"Descubrimientos como éste podrán ayudar a entender cómo, a lo largo de la evolución de las plantas, surgió la capacidad para producir tejidos con lignina, como por ejemplo la madera en los árboles", reflexiona Estévez.

Según este biólogo, la capacidad de los vegetales para sintetizar lignina pudo haber surgido al menos dos veces durante la evolución de los diferentes linajes de algas y plantas, como convergencia evolutiva. Otra posibilidad es que la lignina esté mucho más generalizada en muchos de los grupos intermedios entre las algas rojas y las plantas vasculares.

"Ahora buscamos los genes involucrados en la producción de la lignina", afirma Estévez. Conocer los genes y los pasos mediante los cuales se sintetiza esta sustancia permitiría modificarla para hacerla más biodegradable y entender mejor cómo se sintetiza lignina en los tejidos vegetales, lo que tendría potenciales consecuencias en el área de los biocombustibles, que se producen a partir de la biomasa vegetal compuesta en su mayor parte por lignina y polisacáridos como la celulosa. Lo más complejo del proceso es separar la celulosa de la lignina.