p Embora seja encontrado em todo o mundo, é fácil ignorar a hepática comum - a planta pode caber na palma da mão e parece ser composta de planície, folhas sobrepostas. Apesar de sua aparência nada atraente, essas plantas sem raízes ou tecidos vasculares para o transporte de nutrientes são elos vivos para a transição das algas que encontraram seu caminho para fora do oceano para a multidão estabelecida de plantas terrestres. p Conforme relatado em 5 de outubro, Edição de 2017 de Célula , uma equipe internacional, incluindo pesquisadores do Instituto Conjunto do Genoma do Departamento de Energia dos EUA (DOE JGI), um DOE Office of Science User Facility, analisou a sequência do genoma da hepática comum ( Marchantia polymorpha ) para identificar genes e famílias de genes que foram considerados cruciais para a evolução das plantas e foram conservados ao longo de milhões de anos e entre linhagens de plantas. O trabalho foi liderado por pesquisadores da Monash University, na Austrália, e na Universidade de Kyoto e na Universidade Kindai no Japão.

p "As primeiras plantas, como a hepática, são o que configurou o mundo para as plantas terrestres. Sem elas, não teríamos plantas a mais de meio metro do oceano e de água doce, "disse o chefe do Programa de Plantas do DOE JGI, Jeremy Schmutz." Ao voltar para as hepáticas, encontramos genes compartilhados com gramíneas que são genes candidatos a plantações para geração de biocombustíveis. As plantas terrestres começaram com as mesmas partes presentes em Marchantia hoje, então as mudanças são todas devido a fatores como a evolução, poliploidia, troca de genes e rodadas de seleção. Queremos saber o que os genes fazem e fazemos isso traduzindo a função entre os genomas usando sequências conservadas. Genomas menores com menos complexidade - como aqueles em um modelo de planta basal ou inicial como a hepática - nos dão a capacidade de identificar genes ancestrais para um gene ou família de genes. Identificamos a função do gene em uma planta e determinamos como esse gene funciona, e então identificamos outros genes ao compreender a história evolutiva do gene ou família de genes ao longo da história das plantas. "

p O sequenciamento e anotação do genoma foram feitos por meio do Programa de Ciências Comunitárias do DOE JGI, e permite comparações genômicas com outras linhagens de plantas precoces sequenciadas e analisadas pelo DOE JGI:o spikemoss Selaginella moellendorffi e o musgo Physcomitrella patens. Uma das vias bioquímicas mais importantes diz respeito à produção do hormônio auxina, o que é crítico para regular o crescimento e o desenvolvimento das plantas. A equipe identificou um caminho mínimo, mas completo para a biossíntese de auxina na hepática. Outra descoberta sugere que os genes que codificam enzimas que produzem "filtro solar" que permitiam que as primeiras plantas tolerassem a luz ultravioleta podem ter sido transferidos de antigos micróbios do solo.

p Uma das descobertas mais importantes da equipe diz respeito ao desenvolvimento da parede celular da planta. A variedade de genes que codificam enzimas para o desenvolvimento da parede celular vegetal encontrada em Marchantia enfatiza a importância das paredes celulares vegetais para a transição para as plantas terrestres. A equipe identificou genes de biossíntese de lignina iniciais semelhantes aos de Physcomitrella. Enquanto eles identificaram genes envolvidos na formação de plasmodesmas (plasmodesmas são canais de membrana envolvidos nas transferências de nutrientes e moléculas de sinal), uma via que está envolvida na divisão celular, eles também descobriram que as hepáticas retêm os vestígios das vias de divisão celular anteriores às vias específicas das plantas terrestres.

p Outra descoberta importante envolve a retenção e distribuição de água. As primeiras plantas tiveram que desenvolver estratégias para lidar com a seca e a dessecação, e muitas dessas mesmas estratégias ainda são empregadas pelas fábricas modernas. O ácido abscísico é um hormônio do estresse vegetal que regula quando uma planta fica dormente quando há falta de água. A equipe encontrou genes homólogos para a biossíntese do ácido abscísico, e também foram capazes de identificar quando receptores específicos se tornaram críticos para famílias de plantas terrestres.

p Schmutz destacou que, por meio do Programa de Ciência da Comunidade, a exploração da história evolutiva da planta pelo DOE JGI está se expandindo, levando ao desenvolvimento de uma estrutura genômica comparativa, incluindo aqueles de linhagens de plantas primitivas como a hepática, que beneficia a comunidade de pesquisa de plantas em geral. "Quanto mais acumulamos essas informações nas primeiras linhagens de plantas, mais fácil é transferir a função da planta através da filogenia da planta e comparar famílias de plantas para ver a radiação desses genes. Estaremos nos concentrando um pouco mais nas linhagens basais das plantas para obter a história evolutiva e a posição dos genes. Se pudermos entender a origem desses genes, poderemos entender a função histórica. Ter várias espécies nos permite fazer mais e mostrar mais do que podemos com apenas um genoma. "

p Ao aprender as funções originais dos genes, elucidado a partir dos genomas de antes, mais simples, plantas e células, os cientistas podem resolver mais facilmente as funções de genes relacionados, vistos em plantas mais complexas, que podem ajudar a abordar as missões DOE em bioenergia e processos ambientais.