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Updated: May 14, 2025

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Published on: May 2, 2019

Adquisición convergente de enzimas formadoras de disulfuro en flores con mal olor

Yudai Okuyama^1,2, Kenji Fukushima³, Satoshi Kakishima^4,5

¹Tsukuba Botanical Garden, Department of Botany, National Museum of Nature and Science, Tsukuba, Japan.

Science (New York, N.Y.)

|May 8, 2025

Resumen

Las plantas desarrollaron rasgos nuevos al reutilizar una enzima conservada para producir disulfuro de dimetilo (DMDS), un aroma floral. Esta innovación genética, impulsada por unos pocos cambios de aminoácidos, explica el mimetismo generalizado en las flores.

Área de la Ciencia:

Biología evolutiva
La bioquímica
Ciencias de las plantas

Sus antecedentes:

Comprender la novedad evolutiva requiere identificar los cambios metabólicos y genéticos clave.
El mimetismo floral, en el que las plantas atraen a los polinizadores usando olores engañosos, es un fenómeno generalizado.
El disulfuro de dimetilo (DMDS) es un compuesto volátil utilizado por algunas plantas para atraer polinizadores específicos.

Objetivo del estudio:

Identificar la enzima responsable de la producción de DMDS en el género de plantas *Asarum*.
Investigar el origen evolutivo y el mecanismo de síntesis de DMDS.
Comprender la base genética para la evolución independiente de la producción de DMDS en diferentes linajes de plantas.

Principales métodos:

Pruebas enzimáticas y caracterización bioquímica de la disulfuro sintasa (DSS).
Análisis genómico comparativo para rastrear la historia evolutiva de la DSS.
Mutagenesis dirigida al sitio para identificar los residuos de aminoácidos clave responsables de los cambios funcionales.

Principales resultados:

Se descubrió que la disulfuro sintasa (DSS) produce DMDS en las plantas Asarum.
El DSS evolucionó a partir de la enzima metanetiol oxidasa (MTOX) conservada.
Tres sustituciones específicas de aminoácidos fueron suficientes para convertir MTOX en DSS, permitiendo la producción de DMDS.

Conclusiones:

La evolución de la producción de DMDS implica la cooptación de una enzima conservada, MTOX, en el DSS.
Un número mínimo de cambios genéticos (tres sustituciones de aminoácidos) facilitaron esta transición funcional.
Esta vía evolutiva eficiente explica la aparición convergente y generalizada de flores emisoras de DMDS en sistemas de imitación.

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