Desierto de Atacama: tesoro genético que permite a las plantas sobrevivir en condiciones extremas

El desierto de Atacama es el lugar más seco del planeta, después de los ecosistemas polares. Allí, hay altísimos niveles de radiación y muy pocos nutrientes en el suelo, entre otras características que hacen muy difícil la vida para los seres vivos. Sin embargo, pese a estas extremas condiciones, este hábitat es un verdadero tesoro genético y el hogar de decenas de especies de plantas -muchas de ellas endémicas-, que han evolucionado durante millones de años, adaptándose para crecer en este particular escenario que tanto maravilla a quienes lo visitan.

Con una superficie aproximada de 105 mil km², este vasto territorio es además un increíble laboratorio natural que, por décadas, ha impulsado el trabajo de muchas y muchos científicos chilenos. Tal es el caso de Rodrigo Gutiérrez y Claudio Latorre, ambos, investigadores del Instituto de Ecología y Biodiversidad (IEB), y de la Pontificia Universidad Católica, quienes lideraron el estudio publicado en la revista científica PNAS.

En este trabajo, las y los investigadores del equipo analizaron las estrategias genéticas que permiten a 32 especies de plantas, poder hacer frente a estas extremas condiciones. Para ello, y durante un período de 10 años, también caracterizaron el tipo de clima, suelo, plantas y microbios del suelo, en 22 sitios a diferentes alturas sobre el nivel del mar en el desierto Atacama.  

El equipo de trabajo, integrado por un grupo multidisciplinario de Chile y el extranjero -que incluye a personas expertas en botánica, microbiología, ecología, genómica y evolución-, advierte que entender las dinámicas de adaptación en este particular escenario, puede entregar valiosos aportes a la ciencia y la humanidad, como es mejorar la producción de cultivos en áreas donde hay escasez de alimentos o que están siendo afectadas por la desertificación, debido al cambio climático y el uso de la tierra. Por otro lado, el estudio también puede contribuir a proyectar escenarios futuros, marcados por el aumento de la temperatura global en el planeta.

Una mina de oro genética

¿Cómo surgió esta iniciativa? “Una de las motivaciones para realizar este trabajo es el cambio climático, el aumento de la desertificación en Chile y el mundo, y cómo vamos a hacer frente a los desafíos que este escenario implica. En ese contexto, concluimos que el desierto de Atacama es una verdadera mina de oro genética, para conocer los mecanismos que permiten sobrevivir a las plantas en condiciones de sequía extrema”, señala Rodrigo Gutiérrez, científico IEB e integrante del Centro FONDAP de Regulación del Genoma.

El investigador asegura que al llegar al desierto de Atacama, se sorprendió de ver tanta biodiversidad a campo abierto y de encontrar similitudes con otras especies de interés agronómico, como algunas plantas parientes de los tomates, leguminosas y pastos comestibles. “A partir de ahí, pensamos que si podíamos entender estos mecanismos de adaptación, también podríamos transferir ese conocimiento al ámbito de la agronomía”, comenta Gutiérrez, quien además es profesor en el Departamento de Genética Molecular y Microbiología de la PUC.

El primer paso del trabajo fue observar qué especies estaban presentes año tras año, para así entender la biodiversidad real de este ecosistema que no se había estudiado en una escala temporal tan grande. Luego, las y los científicos seleccionaron 32 especies de plantas y realizaron análisis genéticos para entender el proceso evolutivo de estos seres vivos.

Respecto a los hallazgos, el equipo investigador encontró mutaciones en 265 genes presentes en diferentes plantas, vinculados a esta capacidad de adaptación. Al mismo tiempo, descubrieron que la vegetación había desarrollado diferentes estrategias evolutivas para sobrevivir a las duras condiciones.

“Encontramos procesos que tienen que ver con la captación de nutrientes y de agua. Otras estrategias se relacionan a las interacciones con microorganismos del suelo, los que confieren a las plantas ciertas características positivas que éstas no tienen codificadas en sus propios genes. En ese último caso, demostramos que hay una asociación especial con cierto tipo de bacterias que les permiten a las plantas obtener nitrógeno, un elemento que es muy limitado en el desierto de Atacama. Otros mecanismos tienen que ver con el proceso de fotosíntesis y la tolerancia a la radiación solar, que es brutal en este ecosistema”, detalla Rodrigo Gutiérrez.

Claudio Latorre, paleoclimatólogo del IEB, también se refiere a los resultados e importancia de este estudio.  “Este trabajo representa un esfuerzo de una década de muestreo y análisis, mediante el cual logramos caracterizar cómo responden las plantas a varios parámetros de estrés, desde el punto vista genético, como es la gran producción de pigmentos producto de la alta radiación solar. De esta manera, hemos concluido que este tesoro genético, es y será mucho más valioso que cualquier actividad minera o extractiva que se pueda realizar en el desierto”.

El investigador recalca que toda la evidencia generada, podría verse reflejada en diversas aplicaciones a futuro, algunas insospechadas, incluyendo la seguridad alimentaria y el cultivo de plantas en suelos más salinos y con menores requerimientos de agua.

“Por otro lado, éste es un ecosistema que sirve de escenario para estudiar el cambio climático, debemos seguir indagando. Por todo ello, es que resulta fundamental favorecer la conservación de este lugar, y estar atentos a las amenazas, como el cambio del uso de suelo y la minería”, finaliza Claudio Latorre.