Estos nuevos hallazgos podrían ayudar a los científicos a adaptar los cultivos a las condiciones ambientales secas en el futuro
Los científicos han descubierto múltiples rutas evolutivas hacia una forma inusual de fotosíntesis que ayuda a las plantas a conservar agua. Crédito: Shutterstock
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Por la Universidad de Viena10 de septiembre de 2026
Las plantas dependen de la luz solar para transformar el agua y el dióxido de carbono en azúcares ricos en energía y oxígeno mediante diferentes formas de fotosíntesis. La sequía puede dificultar enormemente este proceso. Un grupo de investigación liderado por Wolfram Weckwerth en la Universidad de Viena ha demostrado cómo una versión de la fotosíntesis altamente eficiente en el uso del agua (CAM) evolucionó de diversas maneras dentro de un género de árboles tropicales.
Mediante el análisis de los genomas de tres especies del género Clusia , los científicos rastrearon cómo la duplicación del genoma, seguida de una reestructuración genética, contribuyó a la producción de una amplia gama de características CAM. Los resultados se publicaron recientemente en Nature Communications .
Hacia 1800, Alexander von Humboldt observó algo inesperado. Al colocar la hoja de un árbol tropical en agua, no aparecieron burbujas de oxígeno, a pesar de que la hoja estaba expuesta a la luz solar, a diferencia de lo que se había observado anteriormente. La planta mantiene sus estomas cerrados durante el día, aunque estas aberturas normalmente absorben CO₂ y liberan oxígeno con la luz solar.
Esto reduce la pérdida de agua por evaporación. En cambio, la planta absorbe CO2 durante la noche, lo fija químicamente y lo almacena como ácido málico. Este proceso se conoce como fotosíntesis CAM (Metabolismo Ácido de las Crasuláceas). Hasta ahora, los científicos solo tenían un conocimiento limitado de cómo evolucionó esta estrategia en el género Clusia y por qué se presenta en múltiples formas.
Flor de Clusia grandiflora. La singular resina de estas flores atrae mágicamente a las abejas. Crédito: Wolfram WeckwerthAcerca del estudio
Para este estudio, se analizaron los genomas de tres especies de Clusia con diferentes fenotipos CAM: Clusia rosea , Clusia minor y Clusia major . El grupo de investigación combinó datos moleculares con mediciones fisiológicas recopiladas en condiciones ambientales realistas.
El género Clusia incluye los únicos árboles conocidos que utilizan el metabolismo CAM y muestra una gama inusualmente amplia de estrategias fotosintéticas. Estas abarcan desde la fotosíntesis clásica C₃, en la que las plantas absorben dióxido de carbono durante el día, hasta el metabolismo CAM altamente desarrollado.
Esta diversidad convierte a Clusia en un modelo valioso para estudiar los cambios evolutivos entre diferentes tipos de fotosíntesis. Los análisis demostraron que las tres especies de Clusia son poliploides ancestrales, lo que significa que sus genomas se multiplicaron durante la evolución (poliploidización) y luego se modificaron a lo largo de extensos periodos de tiempo (diploidización).
Medición de la fotosíntesis en el árbol Clusia minor. En condiciones de estrés, este árbol cambia a la fotosíntesis CAM. En condiciones favorables y con un suministro de agua adecuado, se produce la fotosíntesis convencional C3. Crédito: Gert Bachmann«En este proceso, las copias de genes se pierden, se desactivan o adquieren nuevas funciones», explica el autor principal, Hannes Kramml, de la División de Biología de Sistemas Moleculares del Departamento de Ecología Funcional y Evolutiva de la Universidad de Viena. El segundo autor principal, Johannes Herpell, añade: «Los genes cruciales para el almacenamiento nocturno de CO₂ en el metabolismo CAM se ven particularmente afectados».
El líder del estudio, Wolfram Weckwerth, explica: “Los genomas no se han multiplicado simplemente; a lo largo de millones de años, se han reorganizado, reducido y modificado funcionalmente. Esta enorme plasticidad explica la diversidad fisiológica del metabolismo CAM en el género Clusia”.
CAM en condiciones ambientales realistas
Para observar cómo estas diferencias genéticas afectan a las plantas, el grupo las estudió a lo largo del día en condiciones de invernadero que se asemejaban mucho a las naturales, utilizando distintos niveles de disponibilidad de agua. Combinaron mediciones fisiológicas con análisis de la actividad genética, las proteínas y los productos metabólicos. Clusia rosea muestra un metabolismo CAM marcado, con un claro almacenamiento nocturno de dióxido de carbono en forma de ácido málico.
Clusia en el bosque nuboso de Monteverde, Costa Rica. Crédito: Wolfram WeckwerthClusia minor activa el metabolismo CAM principalmente durante situaciones de estrés, mientras que Clusia major utiliza una combinación de fotosíntesis C₃ y CAM. Estas diferencias se observan de forma consistente en los patrones de actividad génica y metabolismo, y pueden vincularse a los cambios genéticos identificados en el estudio.
En este caso, el CAM no parece ser un evento evolutivo único. En cambio, parece haber surgido a través de repetidas reorganizaciones genómicas, lo que permite que diferentes especies se adapten a nichos ecológicos muy distintos.
Implicaciones para la agricultura y la resiliencia climática
Las plantas CAM consumen mucha menos agua, lo que las convierte en modelos prometedores para cultivos que podrían necesitar adaptarse a un clima más cálido y seco. Los nuevos datos genómicos permiten identificar procesos metabólicos vinculados a una fijación eficiente de CO₂ y una mayor eficiencia hídrica. Con el tiempo, estos hallazgos podrían ayudar a los científicos a adaptar los cultivos con mayor precisión a las condiciones ambientales secas.
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Referencia:
“Los genomas de Clusia arrojan luz sobre la evolución y la diversidad de los fisiotipos del metabolismo ácido de las crasuláceas” por Hannes M. Kramml, Johannes B. Herpell, Clara Priemer, Zoe Wessely, Florian Schindler, Andreas Berger, Maximilian Kellner, Stefan Plott, Ágnes Dohovits, Tamara Schmidt, Peter Kerpan, Leila Afjehi-Sadat, Palak Chaturvedi, Arindam Ghatak, Martin Brenner, Iro Pierides, Lena Fragner, Eva M. Temsch, Fabio Trevisan, Menriti Ibrahim, Felix Fromwald, Anke Bellaire, Oleg Simakov, Werner Huber, Ulrich Lüttge, Ovidiu Paun, Susann Wicke, Hanna Weiss-Schneeweiss, Gert Bachmann y Wolfram Weckwerth, 5 de mayo de 2026, Nature Communications .
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