Imagina poder coger una berenjena silvestre, pequeña y amarga y con un solo retoque genético, convertirla en una variedad muy diferente, mucho más grande y lista para el mercado. Esto, que parece algo sacado de una película de ciencia ficción, puede ser una realidad que está cada vez más cerca, como apuntó un estudio publicado en la revista Nature que descifró el «manual de instrucciones» genético de toda la familia de la berenjena y también del tomate.
El problema. En la actualidad estamos viviendo un momento en el que el clima está cambiando de manera radical con incrementos en las temperaturas o en la reducción de las lluvias que llegan a nuestros campos. Esto obliga a tener un ‘plan B’ en la recámara que nos permita seguir teniendo cultivos de manera eficientes y poder alimentar a toda una población pese a que haya un declive climático. Y la genética en este caso está preparándose para ello con diferentes cambios.
La agricultura de los alimentos transgénicos está comenzando a ganar fuerza. El hecho de modificar la semilla de un fruto para que salga con mejoras significativas, como por ejemplo que sea más jugoso, más grande o que pueda ser más eficiente, es el futuro de la ingeniería agroalimentaria. Y todo para poder responder ante una demanda que cada vez es más creciente de alimentos, pero con un espacio apto para ello que es más reducido.
Un compromiso para el sabor. Pero estas alteraciones genéticas plantean muchas dudas. El objetivo ahora mismo está puesto en tener tomates gordos o berenjenas que sean también muy alargadas pero sin pensar en otra cosa. Si nos comemos un tomate en muchas ocasiones lo que queremos es que sea jugoso y esté bueno. Pero puede que la modificación genética se pase por encima de este tipo de componentes tan imprescindibles para ser más ‘productivos’ y nutritivos.
Pero el objetivo en este caso de la investigación que protagoniza la actualidad está en el tamaño. Y es que si con un tomate ‘del futuro’ puede ser un equivalente a tres ‘actuales’ la verdad es que habremos dado un paso muy importante. Y esto ya se está viendo.
La investigación. Un equipo internacional de científicos ha creado el primer «pangenoma» del género Solanum. Esta no es solo la familia del tomate y la berenjena, sino también de la patata y de docenas de otros cultivos consumidos localmente en todo el mundo, y que abre la puerta a una gran evolución en el campo de la alimentación y la industria agroalimentaria.
El objetivo. Para los investigadores, el objetivo estaba bastante claro desde el primer momento: saber por qué un gen que produce un rasgo deseable, como es tener un fruto más grande en el tomate, no funciona cuando se intenta aplicar a una berenjena. La respuesta en este caso es bastante clara: la redundancia genética.
El obstáculo. Los científicos vieron en este caso que el obstáculo principal para que no se aplicara esta modificación genética estaba en las duplicaciones de los genes, conocidas como parálogos. Para poder entender este concepto podemos imaginarnos la luz de una habitación que sería nuestro fenotipo y que para poder apagarla hace falta pulsar dos interruptores que la controlan.
Estos interruptores son lo que conocemos como parálogos, y para poder apagar la luz haría falta desactivar ambos. Esto es lo que ocurre en muchas especies, que han creado ‘copias de seguridad’ de sus interruptores para que apagando solo uno no haría absolutamente nada y no se materializaría en su fenotipo, como por ejemplo en su tamaño.
Es por ello que este equipo analizó 22 especies de Solanum y descubrió que, aunque la estructura general de los cromosomas es similar, miles de genes clave han experimentado diferentes variaciones a lo largo de su evolución.
El gen del freno. Desde hace tiempo, los científicos saben que un gen llamado CLAVATA3 (CLV3) es el regulador maestro del tamaño del fruto en los tomates. Su función es, básicamente, actuar como un freno. Le dice a las células madre en los puntos de crecimiento de la planta (los meristemos) cuándo deben dejar de dividirse.
De esta manera, cuando este gen está mutado o ‘desactivado’ el freno se suelta y la placa produce más células, lo que resulta en flores más grandes con más compartimentos de semillas y también un fruto mucho más grandes. Y aquí está la clave de cómo se va a terminar domesticando a un tomate.
El problema es que el tomate tiene un «freno de mano» adicional, que es un gen parálogo llamado CLE9. De esta manera, aunque alteremos CLV3, no se va a dar su efecto completo, puesto que va a tener este interruptor extra que también hay que alterar.
CRISPR. Es una ‘arma de edición’ genética que nos va a permitir conseguir el efecto que queremos y cortar el freno de CLV3 para que los frutos puedan evolucionar. Los científicos hicieron las pruebas en la berenjena africana, una especie que perdió su freno de mano CLE9 hace mucho tiempo, pero que tiene una copia funcional del CLV3. Cuando los científicos usaron CRISPR para desactivar esa única copia funcional, el resultado fue un crecimiento masivo y descontrolado, demostrando que ese gen era el único freno que le quedaba.
En otro experimento, se usó S. prinophyllum que no contaba con CLE9, pero sí tenía dos unidades de CLV3 (CLV3a y CLV3b). En este caso, cuando los investigadores editaron una sola copia, el freno se debilitó y la planta produjo frutos con más lóbulos y por ende frutos un poco más grandes. Pero cuando quitaron los dos frenos se vio nuevamente un crecimiento descontrolado.
El hallazgo sorpresa. Mientras se estaba investigando en esta línea, los expertos vieron algo que no se esperaban: un gen completamente diferente en el cromosoma 2 y llamado SaetSCPL25-like actuaba como el principal “interruptor” de tamaño en la berenjena africana. Algo que respondía a una pequeña mutación natural de este gen que estaba asociado con los lóculos adicionales por fruto.
Para comprobarlo, hicieron el experimento a la inversa. Tomaron este nuevo gen y lo rompieron con CRISPR en un tomate estándar. El resultado en este caso es que se produjeron frutos con más lóculos, es decir, era mucho más grandes. De esta manera, los investigadores habían encontrado un segundo camino genético para poder aumentar el tamaño del fruto además de romper sus frenos.
Una revolución agrícola. Este estudio no solo nos da el secreto para crear tomates y berenjenas muy grandes. Es un mapa detallado que nos dice qué «copias de seguridad» genéticas tiene cada planta. Antes, la ingeniería genética en cultivos era una apuesta muy arriesgada. Ahora los científicos pueden consultar este pangenoma, ver si la berenjena que quieren mejorar tiene uno, dos o tres “interruptores” para el rasgo que quieren explotar y diseñar una estrategia de edición en el laboratorio.
De esta manera, se puede mejorar el tamaño de los frutos para que sea más eficiente, pero también se puede intentar editar el tiempo de floración o la resistencia a la sequía. Al final, lo que se permite es adaptar rápidamente los cultivos locales a los nuevos climas.
Aunque en este caso pueden surgir diferentes dudas en el ámbito de la ética, ya que son muchas las personas que rechazan de manera tajante el consumo de alimentos que han sido editados genéticamente en un laboratorio para ser mucho más eficientes.
Imágenes | Anna Evans
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