Determinar cómo una especie se distingue de otra ha sido un tema de fascinación que se remonta al famoso Charles Darwin. Una nueva investigación dirigida por Matthew Evans, de la Fundación Carnegie, y publicada en Nature Communications, aclara el mecanismo que mantiene al maíz diferenciado de su antiguo ancestro silvestre, el teocinte.
La especiación (o diferenciación de especies a partir de una inicial) requiere aislamiento. A veces este aislamiento se ve facilitado por la geografía, como las cadenas montañosas o islas que dividen dos poblaciones e impiden que se crucen hasta que se conviertan en especies diferentes. Pero en otros casos, las barreras que separan las especies son factores fisiológicos que les impiden aparearse con éxito o producir descendencia viable.
«En las plantas, este aislamiento genético se puede mantener con características que impiden que el polen ‘masculino’ de una especie fertilice con éxito el pistilo ‘femenino’ de otra especie», explicó Evans.
Hace unos 9,000 años, el maíz fue domesticado a partir del teocinte en el valle del río Balsas de México. Algunas poblaciones de las dos gramíneas son compatibles para la reproducción. Pero otras crecen en las mismas áreas y florecen al mismo tiempo, pero rara vez producen híbridos.
Se sabía que un grupo de genes llamados Tcb1-s es uno de los tres que confiere incompatibilidad entre estas poblaciones de maíz y teocinte que rara vez hibridan. A diferencia de los otros dos (genes conocidos para incompatibilidad), este se encuentra casi exclusivamente en teocinte silvestre. Contiene genes tanto masculinos como femeninos que codifican la capacidad del teocinte salvaje para rechazar el polen del maíz.
En plantas sexualmente compatibles, el polen, que es básicamente un vehículo de suministro de esperma, aterriza en el pistilo y forma un tubo que se alarga y penetra en el ovario, donde se fertiliza el óvulo. Pero eso no es lo que sucede cuando el polen de maíz cae sobre el pistilo, o la seda, de una planta de teocinte silvestre.
Evans y sus colegas de Carnegie, Yongxian Lu (el primer autor), Samuel Hokin y Thomas Hartwig, junto con Jerry Kermicle de la Universidad de Wisconsin-Madison, demostraron que el gen Tcb1-female codifica una proteína que es capaz de modificar las paredes celulares. Es probable que los tubos de polen del maíz sean menos elásticos evitando que alcancen los óvulos del teocinte. Cuando estos tubos no pueden estirarse hasta los óvulos, no puede producirse la fertilización y no es posible obtener híbridos.
Además, dado que el polen del teocinte puede fertilizarse a sí mismo, los investigadores creen que los genes Tcb1-male codifican una habilidad que permite al polen del teocinte superar esta barrera estructural del tubo polínico.
«La mayoría de las plantas que dependen del viento y del agua, no de las aves o los insectos, para la polinización tienen una baja diversidad de especies», dijo Evans. «Pero no las hierbas (silvestres), lo que hace que su historia evolutiva sea particularmente interesante».
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