Científicos de la Universidad de Michigan State han rastreado la evolución de los genomas de la menta para posibles aplicaciones futuras que van desde medicamentos a pesticidas o antimicrobianos. La familia de hierbas de la menta, que incluye la salvia, el romero, la albahaca e incluso plantas leñosas como la teca, ofrece una vigorizante sacudida a nuestros sentidos del olfato y el gusto. La nueva investigación ha descubierto que estas plantas han diversificado sus características naturales especializadas a través de la evolución de su química.
«La gente reconoce fácilmente a los miembros de la familia de la menta por sus metabolitos especializados», afirma en un comunicado Björn Hamberger, profesor asociado de la Facultad de Ciencias Naturales. «Los metabolitos son una forma eficiente que tienen las plantas de defenderse porque no pueden huir».
Desde 2016, Hamberger ha estado estudiando metabolitos especializados en plantas llamados terpenoides, que son esenciales para proteger a las plantas de depredadores y patógenos y también son ingredientes comunes en agroquímicos verdes y sostenibles, antioxidantes, cosméticos y fragancias.
Hamberger trabajó con Robin Buell, un antiguo investigador genómico de la MSU que ahora trabaja en la Universidad de Georgia y que secuenció varios genomas de plantas de menta. Esta colaboración con el equipo de Buell llevó a las estudiantes de posgrado de Hamberger, Abigail Bryson y Emily Lanier, a descubrir cómo han evolucionado varios genomas de la familia de la menta y cómo han surgido estas químicas en los últimos 60 a 70 millones de años.
«A lo largo de millones de años, las plantas se han adaptado y han evolucionado para los nichos particulares en los que prosperan, lo que significa que estas químicas son diversas y se han ajustado claramente a su entorno», explica Hamberger en un comunicado. «Así que intentamos identificar y descubrir vías para estos metabolitos especializados que fabrican las plantas».
Con un enfoque interdisciplinario, Bryson identificó la organización genómica de la biosíntesis de terpenoides y Lanier analizó las vías químicas. Juntas, Lanier y Bryson descubrieron algo muy inusual en el genoma de la baya de la belleza, de la familia de la menta. Tiene un gran grupo de genes biosintéticos (BGC). Un BGC es un grupo de genes situados muy juntos en el genoma que participan en las mismas rutas metabólicas. Estos genes son como las perlas de un collar: separadas pero conectadas. Además, Bryson y Lanier encontraron variantes de este BGC en otras seis especies de la familia de la menta.
«Estamos aprendiendo que la ubicación física de los genes en el genoma es importante», afirma Bryson. «Puede impulsar la evolución de vías metabólicas especializadas en la planta, dando lugar a una gran diversidad de interesantes compuestos naturales vegetales».
Los BGC son bien conocidos en el mundo bacteriano, pero su función en las plantas no se conoce del todo. El grupo de BGC de la planta beautyberry contiene genes que codifican dos vías terpenoides distintas. El equipo descubrió que estos terpenoides se acumulan en varias partes de la planta, como las hojas y las raíces, y pueden desempeñar funciones distintas en la adaptación.
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«Es la misma molécula base, pero cada especie elabora su propia versión y la modifica de distintas formas para adaptarla a sus necesidades de supervivencia», explica Lanier. Hamberger lo describe como una receta de la que cada cual tiene una copia y modifica para adaptarla a sus necesidades y preferencias.
Investigaciones anteriores han dado lugar a usos medicinales únicos de las plantas de menta. Por ejemplo, el Coleus indio puede utilizarse como tratamiento natural del glaucoma y la salvia de Texas es un antimicrobiano natural eficaz contra la tuberculosis. Las nuevas adaptaciones moleculares halladas por Hamberger y su equipo abren la puerta a futuras aplicaciones de productos vegetales naturales de la familia de la menta.
«Nuestro equipo está entusiasmado con las posibilidades que ofrece la familia de la menta», afirma Hamberger. «Esas enzimas de la menta, como las de la planta de la callicarpa americana, nos dan la posibilidad de fabricar productos naturales vegetales en el laboratorio, incluidos -esperemos que en el futuro- repelentes naturales de mosquitos con buen olor». La investigación se publicó en la revista Nature Communications.
