Hace 23 años, en medio de una gran ceremonia en la Casa Blanca, Bill Clinton (presidente de EE. UU.) y Tony Blair (primer ministro británico) presentaban el primer borrador del genoma humano. Se invirtió más de 3000 millones de dólares y trece años de trabajo. Ese mismo año, con menos atención mediática, se publicó el genoma de la primera planta, Arabidopsis thaliana (la rata de laboratorio del mundo vegetal). Su costo fue de 100 millones de dólares y tomó diez años culminarlo. Mientras que el arroz fue el primer cultivo en contar con su genoma secuenciado en 2002. Costó unos 200 millones de dólares.
Hasta hace una década secuenciar un genoma era cosa seria. Se requería varios millones de dólares y un trabajo coordinado entre grupos de investigación de diversos países. Cada uno se encargaba de un cromosoma. Así se secuenció y ensabló el genoma de la papa en 2011. Al Perú le tocó parte del cromosoma 3.
En ese entonces, obtener el genoma completo de una especie acaparaba portadas de revistas científicas y era un hecho noticioso. Hoy es algo rutinario. Se hace por menos de mil dólares y en pocos días. Gracias a ello, podemos secuenciar y comparar las semejanzas y diferencias de los genomas de diferentes poblaciones de una misma especie; así como identificar las variantes genéticas (alelos) que se asocian con una determinada característica (predisposición a una enfermedad, resistencia a una plaga, adaptación al estrés ambiental, etc.).
Hasta hace unos años, no era consciente que en Perú vivimos rodeados de tomates. No el que comemos en las ensaladas o usamos para los guisos, sino de sus parientes silvestres. En los parques y jardines, en los campos de cultivo, al borde de acequias y carreteras, cerca al mar o a 3500 metros de altura. Crecen como malezas. Sus flores amarillas en forma de estrella son fáciles de distinguir, aunque se requiere de cierto conocimiento para saber a qué especie pertenece.
Perú cuenta con los parientes silvestres de especies que son muy importantes para la seguridad alimentaria, tales como: papa, frijoles, camote, tomates, zapallo, ajíes, quinua, entre otros. En decir, contamos con una enorme fuente de genes y alelos que son clave para el mejoramiento genético de los cultivos.
Nuestra agrobiodiversidad no solo está almacenada en bancos de germoplasma. Los agricultores familiares lo conservan activamente. Intercambian semillas, entrecruzan y mezclan variedaes, seleccionan las que responden mejor a sus necesidades. La agrobiodiversidad sigue evolucionando y adaptándose a las condiciones cambiantes del entorno.
Pero no basta con ser biodiversos. Se requiere de estudios genómicos para conocer todo su potencial y ponerla en valor. Imaginen crear un centro de investigación nacional abocado a esta tarea. O reestructurar al INIA con esta visión. Que no dependa del presupuesto público, sino de los ingresos que genere por las licencias de patentes o la venta de variedades registradas con mayores rendimientos, tolerancia al estrés biológico (plagas y enfermedades) y ambiental (sequías, olas de calor, salinidad, etc.). Solo así dejaríamos de ser un mendigo sentado en un banco de genes.
En ese entonces, obtener el genoma completo de una especie acaparaba portadas de revistas científicas y era un hecho noticioso. Hoy es algo rutinario. Se hace por menos de mil dólares y en pocos días. Gracias a ello, podemos secuenciar y comparar las semejanzas y diferencias de los genomas de diferentes poblaciones de una misma especie; así como identificar las variantes genéticas (alelos) que se asocian con una determinada característica (predisposición a una enfermedad, resistencia a una plaga, adaptación al estrés ambiental, etc.).
Perú, cuna del tomate
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| Tomate silvestre creciendo al borde de la carretera en Mollendo, Arequipa. |
En la década de 1950, el Dr. Charles M. Rick, botánico de la Universidad de California Davis, inició las primeras expediciones a Sudamérica para colectar los parientes silvestres del tomate. Recogió cientos de especímenes en Perú, Chile y Ecuador (incluyendo las islas Galápagos). Fueron al menos quince expediciones, la última en 1995. Rick fue el primero en estudiar y caracterizar la diversidad del tomate, y sentó las bases para el mejoramiento genético de este importante cultivo.
Si analizamos el genoma del tomate moderno encontraremos genes de sus parientes silvestres, los cuales le confieren resistencia a diversas plagas y enfermedades, tolerancia a bajas temperaturas, sequías y salinidad, coloración del fruto, cambios fisiológicos (precocidad en floración, reducción de semillas, etc.). Esto se logró a través de varias rondas de cruzamientos entre las variedades comerciales de tomate y sus parientes silvestres (muchos colectados en Perú), seguido de una selección de aquellos que portaban las características deseadas.
La crisis climática ha planteado un enorme reto a los fitomejoradores, quienes deben desarrollar —con mucha rapidez— variedades que se adapten mejor al aumento de temperaturas, las sequías más frecuentes y prolongadas, una mayor incidencia de plagas y enfermedades, el incremento de la salinidad de los suelos, etc. Los parientes silvestres de las especies cultivadas son una importante fuente de recursos genéticos para afrontar estos problemas.
Gracias a la reducción en los costos y tiempo de secuenciación de genomas tenemos la capacidad de identificar esos recursos genéticos. Y con los avances en la computación e inteligencia artificial se analiza una cuantiosa cantidad de información en pocos minutos. Ahora ensamblamos pangenomas y superpangenomas para captar toda la diversidad genética de una especie o de un género taxonómico (que incluye a los parientes silvestres).
Hace poco, un grupo de investigadores chinos publicaron en Nature Genetics el superpangenoma del tomate. El análisis abarcó nueve especies silvestres y las variedades modernas. Se identificaron muchas diferencias en la estructura de los genomas. Habían secuencias genéticas invertidas y translocadas (porciones de un cromosoma ubicados en otro cromosoma). También se hallaron porciones de ADN ausentes (deleciones) en genes involucrados en el peso y sabor del fruto del tomate comercial. Esto explica por qué son desabridos.
Lo interesante del estudio fue identificar una porción de ADN de 244 pares de base presente en el 80 % de los tomates silvestres, especialmente en Solanum pennellii, pero no en los tomates comerciales. Esta deleción, ubicada en uno de los genes de la familia de las enzimas citocromo P450, juega un rol importante en el crecimiento y desarrollo de las plantas, así como en la síntesis de metabolitos secundarios.
Cuando se restituyó el fragmento genético ausente en el genoma de un tomate modelo (Micro-Tom), este produjo una mayor cantidad de ramas laterales y casi el doble de frutos. En otras palabras, hubo un aumento considerable del rendimiento. Este es solo un ejemplo del enorme potencial que tienen los análisis de pangenomas y superpangenomas de las especies cultivadas y sus parientes silvestres (agrobiodiversidad).
Si analizamos el genoma del tomate moderno encontraremos genes de sus parientes silvestres, los cuales le confieren resistencia a diversas plagas y enfermedades, tolerancia a bajas temperaturas, sequías y salinidad, coloración del fruto, cambios fisiológicos (precocidad en floración, reducción de semillas, etc.). Esto se logró a través de varias rondas de cruzamientos entre las variedades comerciales de tomate y sus parientes silvestres (muchos colectados en Perú), seguido de una selección de aquellos que portaban las características deseadas.
Pangenomas y superpangenomas
Gracias a la reducción en los costos y tiempo de secuenciación de genomas tenemos la capacidad de identificar esos recursos genéticos. Y con los avances en la computación e inteligencia artificial se analiza una cuantiosa cantidad de información en pocos minutos. Ahora ensamblamos pangenomas y superpangenomas para captar toda la diversidad genética de una especie o de un género taxonómico (que incluye a los parientes silvestres).
Hace poco, un grupo de investigadores chinos publicaron en Nature Genetics el superpangenoma del tomate. El análisis abarcó nueve especies silvestres y las variedades modernas. Se identificaron muchas diferencias en la estructura de los genomas. Habían secuencias genéticas invertidas y translocadas (porciones de un cromosoma ubicados en otro cromosoma). También se hallaron porciones de ADN ausentes (deleciones) en genes involucrados en el peso y sabor del fruto del tomate comercial. Esto explica por qué son desabridos.
Lo interesante del estudio fue identificar una porción de ADN de 244 pares de base presente en el 80 % de los tomates silvestres, especialmente en Solanum pennellii, pero no en los tomates comerciales. Esta deleción, ubicada en uno de los genes de la familia de las enzimas citocromo P450, juega un rol importante en el crecimiento y desarrollo de las plantas, así como en la síntesis de metabolitos secundarios.
Cuando se restituyó el fragmento genético ausente en el genoma de un tomate modelo (Micro-Tom), este produjo una mayor cantidad de ramas laterales y casi el doble de frutos. En otras palabras, hubo un aumento considerable del rendimiento. Este es solo un ejemplo del enorme potencial que tienen los análisis de pangenomas y superpangenomas de las especies cultivadas y sus parientes silvestres (agrobiodiversidad).
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| a. Deleción de 244 pb del gen Sgal12g015720. d. Izquiera: Micro-Tom normal. Derecha: Micro-Tom con Sgal12g015720 reconstituido. Se aprecia mayor número de ramas laterales y frutos. |
Importancia de la agrobiodiversidad
Nuestra agrobiodiversidad no solo está almacenada en bancos de germoplasma. Los agricultores familiares lo conservan activamente. Intercambian semillas, entrecruzan y mezclan variedaes, seleccionan las que responden mejor a sus necesidades. La agrobiodiversidad sigue evolucionando y adaptándose a las condiciones cambiantes del entorno.
Pero no basta con ser biodiversos. Se requiere de estudios genómicos para conocer todo su potencial y ponerla en valor. Imaginen crear un centro de investigación nacional abocado a esta tarea. O reestructurar al INIA con esta visión. Que no dependa del presupuesto público, sino de los ingresos que genere por las licencias de patentes o la venta de variedades registradas con mayores rendimientos, tolerancia al estrés biológico (plagas y enfermedades) y ambiental (sequías, olas de calor, salinidad, etc.). Solo así dejaríamos de ser un mendigo sentado en un banco de genes.