Noves dades sobre l'evolució dels gens de la resposta immunitària en la natura
Un estudi de la UB ofereix noves pistes sobre l'evolució del sistema immunitari en poblacions europees de la planta Arabidopsis thaliana i els mecanismes subjacents en el manteniment de determinats gens relacionats amb la immunitat en la natura.
Els investigadors han examinat un grup de gens de resistència presents a la soca Landsberg de l'Arabidopsis thaliana. Font: UB
L’espècie Arabidopsis thaliana, que es distribueix de manera natural per tot l’hemisferi nord, és un membre de la mateixa família de la mostassa. Es tracta d’un organisme molt important com a model d’estudi en biologia vegetal ja que té un genoma relativament petit i molt adient per als estudis genètics.
El camí evolutiu dels gens de la immunitat
L’evolució natural dels gens de resistència (R) en les plantes pot provocar una resposta autoimmunitària en determinades circumstàncies genètiques. Aquest fenomen s’anomena incompatibilitat híbrida associada al sistema immunitari (HI, de l’anglès hybrid incompatibility), i provoca la inhibició del creixement i la pèrdua de fertilitat per l’activació inadequada i permanent de les defenses de la planta. Aquestes incompatibilitats híbrides reflecteixen probablement diferents camins evolutius que han emprès en la natura gens relacionats amb la immunitat, però no és clar si aquestes trajectòries divergents són causades per l’adaptació local o per la deriva genètica, és a dir, el canvi en la freqüència d’una variant del gen (al·lel) en una població a causa de l’atzar.
En aquest estudi, els investigadors han examinat l’arquitectura genètica d’un grup de gens de resistència presents a la soca Landsberg de l’Arabidopsis thaliana centreeuropea. Aquesta soca és incompatible amb soques provinents de l’Àsia central. És a dir, hi ha un mecanisme genètic que impedeix el creixement dels híbrids corresponents. «Hem comprovat que l'expressió d’un gen de resistència de Landsberg (R3), dins d’un clúster de vuit gens R en tàndem (R1-R8), controla l’equilibri entre creixement i defensa, però que R3 necessita almenys un altre membre del clúster per condicionar la incompatibilitat amb soques de l’Àsia central», explica Rubén Alcázar.
Una incompatibilitat mantinguda en el temps
Els investigadors han rastrejat aquests grups de gens en una població local d’Arabidopsis descendents de la soca Landsberg que mantenen la incompatibilitat amb les soques de l’Àsia central. El fet que aquesta combinació genètica d’incompatibilitat aparegui en el 30 % d'individus genèticament diversos en aquests descendents suggereix que no ha sorgit recentment, sinó que s’ha mantingut a través de selecció o deriva genètica durant diverses dècades.
La concurrència en la mateixa població d’individus que contenen diferents gens de resistència no causants d’HI serveix de base per determinar-ne les forces genètiques, ambientals i ecològiques influents, i com els gens relacionats amb la resposta immunitària de les plantes evolucionen i es diversifiquen en la natura.
Rubén Alcázar, Marcel von Reth, Jaqueline Bautor, Eunyoung Chae, Detlef Weigel, Maarten Koornneef i Jane E. Parker. «Analysis of a plant complex resistance gene locus underlying immune-related hybrid incompatibility and its occurrence in nature». PLOS Genetics, desembre de 2014. Doi: 10.1371/journal.pgen.1004848