Un equipo de 18 investigadores de la Universidad de Copenhague, en colaboración con científicos de Austria, Inglaterra, Alemania y Japón, descubrió una proteína que podría resolver uno de los misterios fundamentales de la evolución: cómo las plantas pasaron de ser organismos acuáticos planos a desarrollar estructuras tridimensionales complejas que permitieron la existencia de árboles, flores y, eventualmente, la vida animal y humana en la tierra.

La proteína, denominada RAK1, fue identificada en una especie de musgo y representa una fusión evolutiva entre dos tipos de proteínas ya conocidas: una proteína de señalización (quinasa) y una acetiltransferasa, según explicó Eleazar Rodríguez, profesor asociado de Genómica Funcional en el Departamento de Biología de la universidad danesa.

"Hemos identificado una proteína que nunca se había visto antes y que tiene propiedades muy especiales. Nos ayuda a obtener una mejor comprensión de cómo funcionan las plantas terrestres", dijo Rodríguez.

El descubrimiento tiene implicaciones profundas para entender la evolución de la vida en la Tierra. Hace aproximadamente 470 millones de años, las células vegetales desarrollaron la capacidad de dividirse en tres dimensiones y crecer hacia arriba y hacia los lados. Hasta entonces, como organismos acuáticos, solo habían crecido en forma plana bidimensional, lo que limitaba su complejidad evolutiva.

"Sin la capacidad de crecer en tres dimensiones, el paisaje se vería muy diferente. No veríamos árboles y arbustos crecer como lo hacen hoy. La vida en la tierra probablemente habría permanecido mucho más limitada", afirmó Thomas Juel Ammitsøe, investigador postdoctoral y coprimer autor del estudio.

Para demostrar la función de RAK1, los investigadores compararon dos versiones del mismo musgo: una con la proteína presente y otra de la que había sido eliminada. Los resultados fueron contundentes.

"Observamos que las células en el musgo que carecía de RAK1 no se dividían correctamente y formaban brotes defectuosos. Esto demuestra que RAK1 puede haber sido crucial para permitir que el musgo creciera eficientemente", explicó Cloe De Luxan Hernández, profesora asistente y coautora principal del estudio.

La proteína RAK1 funciona influyendo en el metabolismo energético de las células, lo que permite que se dividan en múltiples direcciones y formen brotes y tallos. Este mecanismo representa un cambio fundamental en la comprensión de cómo evolucionó el crecimiento vegetal tridimensional.

Hasta ahora, la explicación científica sobre cómo el musgo desarrolló la capacidad de crecer en tres dimensiones se había centrado en la regulación génica, específicamente en que ciertos genes se activan y desactivan en el momento adecuado. Los investigadores de Copenhague amplían esta explicación al demostrar que simplemente activar y desactivar genes no es suficiente.

"Nuestros hallazgos sugieren que la transición del crecimiento vegetal plano al tridimensional depende no solo de la regulación génica, sino también del control metabólico preciso durante la división de células madre y la formación de brotes", señaló Rodríguez.

El musgo representa algunas de las primeras plantas terrestres que comenzaron a crecer en la Tierra. La proteína RAK1 recién descubierta ayuda a coordinar el equilibrio metabólico necesario para el crecimiento tridimensional, actuando como un enlace entre la señalización celular y la regulación química intracelular.

El descubrimiento también ilustra un principio importante de la evolución: no siempre inventa algo completamente nuevo, sino que a veces simplemente combina elementos existentes de nuevas maneras. Los investigadores aún no saben exactamente cuándo ocurrió esta fusión de proteínas, pero puede haber desempeñado un papel en la transición temprana de las plantas a la vida terrestre.

"Al igual que las células madre humanas, las células madre del musgo dependen de un metabolismo estrictamente controlado durante el crecimiento y la división. Nuestros hallazgos sugieren que RAK1 es parte de este sistema regulador", concluyó Rodríguez.

La investigación proporciona no solo nuevo conocimiento sobre el musgo, sino también información sobre mecanismos fundamentales que subyacen al crecimiento en organismos vivos. Si se observa un árbol hoy, su crecimiento depende de mecanismos biológicos fundamentales que surgieron temprano en la evolución de las plantas, incluida la forma en que las células se dividen en diferentes direcciones, cómo obtienen energía para crecer y cómo se regulan las proteínas dentro de la célula.

Estos son los mecanismos sobre los que los investigadores ahora proporcionan nueva información, que se remontan aproximadamente 470 millones de años atrás, cuando las plantas comenzaron su conquista de la tierra firme, transformando para siempre el planeta y haciendo posible la existencia de ecosistemas terrestres complejos.