La próxima vez que muerdas ese perfecto, sandía dulce y suculenta, es posible que desee apreciar que es un producto de millones de años de evolución en proceso.

De hecho, los sabores únicos y los atributos especiales de la familia de plantas que incluye las calabazas, calabazas y sandías, puede deberse a un evento antiguo.

Los deliciosos frutos de esta familia, conocidas como plantas de Cucurbitáceas, son de considerable importancia biológica, económico, e importancia agrícola, con casi 1, 000 especies y el cuarto cultivo comercial más rentable.

Recientemente, Los científicos han logrado grandes avances para comprender mejor los genomas secuenciados del pepino, sandía, y melones.

Con estos proyectos terminados, un equipo de investigación dirigido por Xiyin Wang, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Norte de China, ha realizado la primera gran exploración genómica comparativa de la estructura y evolución de su genoma.

Después de reconstruir árboles evolutivos y realizar extensas comparaciones de genes comunes entre plantas de Cucurbitáceas, inesperadamente, el equipo de investigación ha encontrado la primera evidencia de un evento antiguo de duplicación del genoma completo. Esta duplicación de cromosomas común a las cucurbitáceas (tetraploidización) ocurrió después de un evento de triplicación de plantas con flores (eudicot) (hexaploidía) hace unos 107-118 millones de años (Mya), que afectó a todas las plantas de cucurbitáceas y eudicot.

"Se propone que estos repetidos eventos de duplicación del genoma respondan a la rápida divergencia y el éxito de las plantas de semillas y flores en este planeta". "dijo Wang, el autor correspondiente del estudio. "Este puede ser un factor clave de por qué las plantas albergan genomas que son mucho más complejos que los de los animales. En realidad, esto puede ser el resultado de la selección natural de que las plantas tienen que soportar factores ambientales severos en un nicho sin refugio. Por lo tanto, adaptarse a un entorno cambiante, tienen que desarrollar innovaciones funcionales relativamente rápidas dentro de sus genomas ".

"Las poliploidizaciones como las que hemos mostrado en nuestro estudio a menudo producen miles de genes duplicados, y numerosos reordenamientos cromosómicos, incluso rediseño de todo el genoma, y posteriores mutaciones del ADN, que proporcionan enormes oportunidades genómicas para ser suficientes innovaciones funcionales. Esto incluso responde al 'abominable misterio' de Charles Darwin:el origen y la rápida divergencia de las plantas con flores en solo varios millones de años ".

Además, utilizando uvas como un grupo atípico para su estudio comparativo (que divergió anteriormente), también estimaron importantes tiempos de divergencia evolutiva. Estiman que las plantas de cucurbitáceas se separan de la uva ~ 121-145 millones de años, sandía partida de pepino y melón ~ 25-29 millones de años, y melón y pepino divididos ~ 14-16 millones de años.

La identificación del evento de duplicación de cromosomas sirvió para sentar las bases para la expansión de familias de genes funcionales clave que dan a cada uno sus rasgos únicos. particularmente para nuevas funciones de genes, la regulación del metabolismo, amargura, y resistencia a enfermedades. En el análisis comparativo de genomas secuenciados, se descubrió que los pepinos tienen la mayor cantidad de genes de resistencia (804), que varió de 37 a 666 copias en diferentes familias. Estos eventos genómicos incluyen mecanismos como la pérdida de genes, reordenamientos cromosómicos, y divergencia funcional en esta importante familia botánica.

También pudieron medir la tasa de evolución entre diferentes plantas de cucurbitáceas y encontraron que los melones evolucionan más lentamente, con sandía y pepino más rápido en un 23,6% y un 27,4%, respectivamente.

Su análisis estableció un patrón oro, que contribuirá a descifrar genomas complejos recién secuenciados, especialmente, de las plantas.

La investigación del equipo también servirá para apoyar futuros estudios en la comunidad de investigación de Cucurbitáceas, p.ej., resistencia a enfermedades y plagas en el cultivo agrícola, y más allá.