Durante décadas, la comunidad científica asumió que las plantas carecían de un repertorio antiguo y conservado de elementos reguladores genéticos, similar al que se observa en animales. La complejidad de sus genomas —caracterizados por duplicaciones masivas, pérdidas de genes y reorganizaciones frecuentes— parecía haber borrado cualquier rastro de instrucciones regulatorias profundas a lo largo de la evolución.
Sin embargo, un estudio publicado en la revista Science ha cambiado esa percepción. Un equipo internacional liderado por investigadores del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL), la Universidad de Cambridge (Sainsbury Laboratory) y la Universidad Hebrea de Jerusalén ha identificado aproximadamente 2,3 millones de secuencias no codificantes conservadas (CNS, por sus siglas en inglés) en 314 genomas de 284 especies vegetales, abarcando desde algas hasta plantas con flores, gimnospermas y monocotiledóneas.
La clave del descubrimiento fue el desarrollo de Conservatory, una plataforma computacional de genómica comparativa a gran escala diseñada específicamente para superar los desafíos de los genomas vegetales. Este algoritmo, centrado en ortogrupos génicos y alineamientos iterativos que consideran microsintenia, permitió detectar estas secuencias reguladoras «escondidas a plena vista», como describe el profesor Idan Efroni, de la Universidad Hebrea de Jerusalén y diseñador principal del algoritmo.
“Estas secuencias estaban escondidas a plena vista”, afirma Efroni. “La complejidad de los genomas vegetales hacía muy difícil rastrear el ADN regulador en el tiempo. Lo que mostramos es que estos programas reguladores profundamente conservados existen y están, de hecho, muy extendidos”.
Las CNS funcionan como interruptores genéticos que controlan cuándo y dónde se activan los genes. A pesar de que las plantas suelen experimentar duplicaciones completas del genoma —un proceso que complica la identificación de elementos reguladores—, muchas de estas secuencias han permanecido estables durante cientos de millones de años.
Sorprendentemente, el 25 % de ellas se localiza a más de 25 kilobases de distancia de los genes que regulan, a menudo saltándose genes intermedios, lo que sugiere que los enfoques tradicionales podrían haber pasado por alto regiones críticas.
La coautora Anat Hendelman, del CSHL, advierte: “Los métodos tradicionales de estudio podrían estar pasando por alto regiones reguladoras críticas”.
Para validar la funcionalidad de estas secuencias, los investigadores examinaron elementos cercanos a genes clave del desarrollo, como el regulador WUSCHEL, esencial para el mantenimiento de células madre en meristemos. Descubrieron que sus controles regulatorios se han conservado durante al menos 300 millones de años. Kirk R. Amundson, coautor principal, explica: “No son reliquias congeladas. Pueden moverse, duplicarse y diversificarse, pero conservan la lógica regulatoria necesaria para el desarrollo de la planta”.
El hallazgo tiene profundas implicaciones para la biotecnología agrícola. Hasta ahora, la edición genética (como CRISPR) en cultivos se ha centrado principalmente en modificar o eliminar genes codificantes. Con este atlas de secuencias reguladoras antiguas y conservadas, los científicos podrán intervenir directamente en estos «centros de control» para ajustar rasgos complejos —como resistencia a la sequía, mayor productividad o adaptación climática— de manera más precisa y predecible.
“Identificar las secuencias que han resistido la prueba del tiempo evolutivo abre la puerta a una ingeniería dirigida y precisa de los rasgos de las plantas”, concluye la profesora Madelaine Bartlett, de la Universidad de Cambridge.
