Las flores de las orquídeas florecen en general una vez al año y presentan una morfología muy diversa entre las 25.000 especies que existen en todo el mundo. Para entender cómo se originaron y evolucionaron, un equipo internacional de científicos ha secuenciado el genoma de una especie en concreto para reconstruir las herramientas genéticas ancestrales que les facilitaron estas características tan especiales.
Las orquídeas representan cerca del 10% de todas las especies de plantas con flores o angioespermas, además de abarcar una amplia diversidad de más de 25.000 especies muy diferentes entre ellas. Por su morfología y estilo de vida han colonizado con éxito casi todos los hábitats de la Tierra. Pero a pesar de ser una de las plantas más diversas, muchos de los aspectos de su vida evolutiva siguen siendo un misterio.
Para arrojar luz sobre el origen y la evolución de esta extendida familia de planta, un equipo internacional de científicos, liderado por el National Orchid Conservation Center de China y la Universidad de Gante en Bélgica, ha secuenciado el genoma de Apostasia shenzhenica, una especie hallada al sureste de China y perteneciente a uno de los dos géneros que se separó al poco de su aparición, formando un linaje hermano respecto al resto de la familia de las orquídeas.
Los resultados, publicados esta semana en la revista Nature, confirman que el antepasado de todas las orquídeas actuales experimentó una duplicación total del genoma, un aspecto compartido ahora por todas las especies de estas plantas. Según los investigadores, esto ocurrió poco antes de su divergencia.
"El evento sucedió antes de la tercera extinción biológica, hace 66 millones de años. Después de la duplicación, la orquídea ancestral añadió un grupo de genes, y sobrevivió con éxito a la extinción. Este es el origen de las orquídeas", revela a Sinc Zhong-Jian Liu, director del centro de conservación chino.
Los científicos eligieron la Apostasia shenzhenica por sus características morfológicas similares a otras especies del género Hypoxidaceae, pero diferentes a otras orquídeas de otras subfamilias. Además, "tiene un genoma pequeño y una baja heterocigosidad (dos alelos diferentes)", añade el investigador para quien la especie posee los materiales ideales para el estudio del origen de las orquídeas y su evolución.
UNA PLANTA MUY ESPECIAL
Los autores analizaron además el conjunto de moléculas de ARN que controlan la expresión de los genes de orquídeas de otras tres subfamilias (Vanilloideae, Cypripedioideae y Orchidoideae), y nuevos datos genómicos de alta calidad para dos especies de otra subfamilia.
En total, el equipo identificó 474 familias de genes específicos de las orquídeas y pudo reconstruir el conjunto de herramientas genéticas ancestrales necesario para revelar el mecanismo molecular de la evolución de las orquídeas.
El estudio demuestra que tras la destrucción ecológica masiva, las orquídeas se diferenciaron rápidamente y evolucionaron en cinco subfamilias a través de cambios genéticos que dieron lugar a su alta diversidad y a su capacidad para adaptarse rápidamente a los nuevos ecosistemas.
Según los científicos, entre estas alteraciones, las plantas sufrieron la pérdida, duplicación o ampliación de varios genes. Esto explicaría ciertas innovaciones de las orquídeas como el desarrollo del labelo –un 'labio' en la flor que atrae a los insectos– y la estructura reproductora conocida como gynostemium, así como la evolución del epifitismo, es decir la capacidad de crecer en otra planta. "Esto hace que esta especie vegetal sea tan especial", concluye el investigador chino.
Referencia bibliográfica:
Guo-Qiang Zhang et al. 2017. The Apostasia genome and the evolution of orchids. Nature. DOI: 10.1038/nature23897
