La doctora Rosalía Piñeiro Portela en el Centro Interdisciplinar de Química e Bioloxía (CICA) de la Universidade da Coruña (UDC).
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Rosalía Piñeiro Portela lidera el proyecto de secuenciación del genoma de Armeria pungens
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Proyectos como Earth BioGenome y European Reference Genome Atlas ayudan a predecir cómo el cambio climático afectará a la biodiversidad
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A Coruña, 5 de abril
Al conjunto completo de material genético (ADN) de un organismo le llamamos genoma y este nos da información sobre las instrucciones necesarias para constituir un individuo de esa especie. El estudio del genoma permite conocer no solo el pasado de la biodiversidad de la tierra, sino que otorga una mirada al futuro y a las adaptaciones evolutivas que podrían hacer frente a cambios climáticos. Conservar la biodiversidad trasciende más allá de la protección del medioambiente porque los cimientos de las sociedades humanas están enterrados en el entorno natural. Conocer la composición genética de plantas y animales con los que podríamos convivir en un futuro con un clima diferente es clave para entender posibles impactos en la salud, en la dieta o en la industria del futuro. Sin embargo, a pesar de la relevancia de estas investigaciones es muy poco lo que sabemos sobre los genomas de la tierra, en plantas a penas se han secuenciado 1575 de 350000 plantas superiores. Para impulsar la investigación en esta materia nace Earth BioGenome Proyect con el objetivo de catalogar y caracterizar genomas de toda la biodiversidad eucariota de la tierra en un periodo de 10 años. A nivel europeo la iniciativa opera a través de la ERGA (European Reference Genome Atlas) que ha seleccionado a Armeria pungens ou “herba de namorar” como especie a secuenciar en un proyecto liderado por Rosalía Piñeiro, Investigadora distinguida contratada en el programa María Zambrano en el Grupo de Investigación en Biología Evolutiva (GIBE) del Centro Interdisciplinar de Química y Biología (CICA) de la UDC.
Un atlas para recoger el genoma de las especies de Europa y del planeta
La comunidad ERGA, cuyas siglas hacen referencia su nombre en inglés (European Reference Genome Atlas), trabaja con el fin de optimizar la producción de genomas de referencia mediante el desarrollo y el intercambio de protocolos y flujos de trabajo, brindando acceso a recursos y apoyando el desarrollo de capacidades a través de la transferencia de conocimientos para mejorar y ampliar el uso de datos genómicos para la protección y restauración de la biodiversidad. Para ello buscan crear y consolidar una red colaborativa e interdisciplinar de científicos alrededor de Europa, así como de otros países asociados. De ese modo logran conectar grandes infraestructuras de investigación y propagar a través de estas unas guías de estado del arte del genoma que puedan implementarse a través de formaciones y divulgación de resultados.
El lema de ERGA es que la ciencia necesita genomas para comprender la biodiversidad y la biodiversidad necesita ser comprendida para ser protegida. En concreto su labor se centra en representar la biodiversidad de plantas, animales y hongos en Europa como parte del EarthBioGenome Project, creado para secuenciar, catalogar y caracterizar genomas de toda la biodiversidad de la tierra en un periodo de 10 años, lo que daría pie a generar una nueva base para que la biología lidere las soluciones futuras para preservar la biodiversidad y sostenibilidad de las sociedades humanas.
Además de la cooperación entre distintas instituciones, es necesario trabajar de forma interdisciplinar para esta ambiciosa tarea de catalogación, empezando por el propio muestreo. Una vez recolectadas las muestras hay que contar con expertos para la extracción y secuenciación de ADN en el laboratorio. A continuación, se requiere de expertos en bioinformática, capaces de ensamblar la secuencia del genoma completo que se estudiará en relación con el resto de la biodiversidad pasada y presente.
La secuenciación de genomas completos ha ido avanzando de forma especialmente lenta en el reino vegetal. En el 2000, el mismo año en que se secuencia el primer genoma humano, se secuenció el primer genoma vegetal, correspondiente a la especie Arabidopsis thaliana, constituida como organismo modelo en investigación, dado el reducido tamaño de su genoma y su corto ciclo de vida que facilita su cultivo en laboratorio. Dos décadas más tarde, en 2020, se había secuenciado el genoma de tan solo 1575 especies de plantas. Esta lenta progresión se debe a que muchas plantas presentan genomas complejos, de gran tamaño o con secuencias repetitivas. En los últimos tres años (2020-2021) la tecnología de secuenciación de ADN ha experimentado grandes avances permitiendo duplicar el número de especies de plantas secuenciadas.
ERGA ha lanzado ya dos convocatorias buscando aumentar esta cifra entre las especies europeas. En la segunda ronda Armeria pungens, también conocida en Galicia como “herba de namorar” o “namoreira” está entre las especies seleccionadas.
Varias especies de herba de namorar dentro del género Armeria
A “herba de namorar” está rodeada de leyendas que le atribuyen propiedades de enamorar a otras personas. Bastaría con introducir en el bolsillo de la persona amada una flor de esta planta y, parece ser, que es de extrema relevancia para el éxito de este conjuro que la otra persona no se entere de que lleva esa flor en su vestidura. El cancionero popular también recoge esta práctica en una letra que dice: “Teño unha herba de namorar, teño pensado quen á levar, na faltriquera heicha de poñer, para namorarte a ti muller”. Además de las cualidades de enamorar, se le atribuye la capacidad de aumentar la fertilidad de las mujeres, acogiendo también el nombre de “empreñadeira” por una supuesta capacidad de facilitar el embarazo. Es por esto por lo que es común ver en San Andrés de Teixido ofrenda de ramilletes de herba de namorar al Santo para pedirle un embarazo o parir sin dificultad.
A pesar de que comúnmente hablamos de “herba de namorar” como si se tratase de una única especie, dentro del territorio gallego se hallan tres especies distintas de herba namoreira. Son plantas del litoral costero. La más conocida y ampliamente distribuida es A. maritima. Además, hallamos el endemismo del noroeste de la península ibérica, A. pubigera y la especie A. pungens, pungens, seleccionada por ERGA para pasar a formar parte del Atlas de Biodiversidad Europea.
ARMERIA PUNGENS, la herba de namorar que ha entrado en el Atlas de genoma de Biodiversidad Europeo
El nombre de la especie hace honor a sus hojas, muy puntiagudas. Su área principal de distribución es continua en las dunas costeras del suroeste de la Península Ibérica, aunque tiene dos áreas en islas continentales. La primera es una población gallega de A. pungens en las islas Cíes, a 400 kilómetros de la población más cercana, ubicada al sur de Lisboa. La segunda está formada por varias poblaciones en las islas mediterráneas de Córcega y Cerdeña.
La presencia de esta especie en el Mediterráneo y en Cíes supone una importante disyunción en su área de distribución. Esta particularidad animó a la doctora Piñeiro a investigar la historia de esta planta y de su distribución combinando datos genéticos clásicos y modelos de nicho climático. En este ejercicio observó que las poblaciones corso-sardas de A. pungens proceden de una colonización reciente desde Portugal, probablemente mediada por la afinidad climática entre ambas regiones en términos de temperatura y humedad.
En las islas Cíes se hallaron indicios de que las poblaciones habían experimentado hibridación ancestral, Un antepasado de la población gallega de A. pungens podría haber capturado ADN cloroplástico de otra especie, probablemente A. welwitschii ; una especie litoral pero que no está en Galicia sino entre el sur del río Tajo y Lisboa. Este intercambio genético podría haberle permitido a A. pungens sobrevivir en el límite norte de su distribución.
Las armerias llevan muchos años siendo motivo de estudio, y constituyen un ejemplo icónico de plantas Mediterráneas con barreras reproductivas débiles. En los años 90 se hizo una revisión taxonómica del género dentro del proyecto Flora Iberica, que comprende la caracterización morfológica y claves de identificación de las especies peninsulares. También, desde los años 70 se han llevado a cabo cruces controlados que revelaron que las especies no están aisladas reproductivamente y pueden producir descendencia híbrida. Por ello las especies son genéticamente tan próximas que los estudios moleculares clásicos -basados en un máximo de 4 o 5 regiones del genoma secuenciados con tecnología Sanger- no permitían resolver las relaciones de parentesco entre ellas. Disponer de un genoma completo permitirá resolver dichas genealogías en grupos de plantas con barreras reproductivas débiles y genomas complejos como Armeria. De ahí su relevancia. Gracias al trabajo de Rosalía Piñeiro y de su equipo, contaremos con una secuencia completa del genoma. Mientras que el genoma humano tiene poco más de 3 gigas de información, se estima que el de A. pungens tiene más de 4. Así, se podrán contrastar y refinar las hipótesis de hibridación e investigar el intercambio genético entre especies como motor de la adaptación de la biodiversidad vegetal Ibérica a su entorno, así como datar de manera precisa los eventos de colonización, cuestión que se puede complementar con otras disciplinas como la historia, la paleontología, la ecología, etc. Investigar el pasado es clave para inferir datos sobre el futuro en cuanto a ca
mbios climáticos y su impacto sobre los ecosistemas de la tierra o cómo podrían afectar especies invasoras de otros ambientes a nivel biogeográfico. La clave estará en que conoceremos qué genes son los que permiten a una especie adaptarse a determinados climas y condiciones.
Rosalía Piñeiro Portela, investigadora en el Grupo de Investigación en Biología Evolutiva (GIBE)
Es especialista en Genómica y Evolución de plantas, secretaria de la Sociedad Española de Biología Evolutiva y miembro electo de la Linnean Society de Londres. Cuenta con una amplia trayectoria internacional adquirida en centros de investigación de referencia en Escandinavia, Reino Unido, Francia y Bélgica, incluido el Jardín Botánico de Kew. Actualmente es Investigadora Distinguida del programa María Zambrano de atracción de talento del Ministerio de
Universidades en la Universidad de A Coruña. Además del genoma de A. pungens, dirige proyectos sobre evolución y biogeografía de plantas silvestres, así como proyectos más aplicados sobre adaptación ecológica de plantas cultivadas y sus parientes cercanos, con especial atención a la respuesta al cambio climático y las interacciones entre plantas y seres humanos. Estos trabajos han dado lugar a publicaciones de alto impacto, incluido un artículo como primera autora publicado recientemente en la prestigiosa revista PNAS, financiado con su propio proyecto Marie Sklodowska-Curie.
El Grupo de Investigación en Biología Evolutiva (GIBE) es un equipo interdisciplinario conformado por doctores pertenecientes a las áreas de Genética, Zoología, Botánica, Fisiología Vegetal y Ecología de la Facultad de Ciencias de la UDC y su investigación tiene vinculación permanente con el Centro Interdisciplinar de Química y Biología (CICA). Los miembros del grupo desarrollan distintas líneas de investigación en los ámbitos de la biodiversidad, conservación biológica, explotación sostenible de recursos marinos, evolución y diversidad vegetal, citogenética evolutiva, genómica comparativa, evolución de máquinas celulares y subcelulares, e incompatibilidades mitonucleares. A pesar de que cada miembro de GIBE tiene un campo definido de especialización, el objetivo del grupo es fomentar el trabajo colaborativo en evolución desde una aproximación multidisciplinar; concepto que encaja a la perfección con los objetivos y líneas de trabajo tanto del EarthBioGenome Proyect y la ERGA.